Uutta tietoa hippokampuksen muistitoiminnoista – hermosolujen värähtely voi tehostaa muistojen muodostumista

Kun koemme asioita, käsitellään kokemamme aistitieto aivokuoren hermoverkoissa, mistä ne siirtyvät pienellä viiveellä muistojen muodostumisesta vastaavaan hippokampukseen. Hippokampus järjestää ja välittää tiedot takaisin aivokuorelle muistoina joko välittömästi tai seuraavan kerran nukkuessamme. Hippokampuksen tehtävänä on myös osallistua muistiin palauttamiseen erottelemalla samankaltaiset kokemukset toisistaan, ja toisaalta yhdistelemällä toisiaan muistuttavien kokemusten osat yhtenäisiksi muistoiksi.

Tiedon käsittely hippokampuksessa tehostuu hermoverkkojen värähdellessä. Tutkijat havaitsivat hippokampuksen ja aivokuoren yhteistoiminnan olevan erityisen hyvin tahdistunutta 0,1 sekunnin mittaisten korkeataajuisten värähtelyjen aikana, jotka tapahtuivat kokemusta seuraavan syvän unen jakson aikana. Tämä yhteistoiminta lujittaa muistot hajautettuihin hermoverkkoihin eli johtaa tiedon tallentumiseen pitkäkestoiseen muistiin.

Tietoa tallentuu molempiin aivopuoliskoihin toisistaan riippumatta

Hippokampuksessa esiintyy valveilla ja unessa myös selkeästi havaittavia, erittäin nopeita paikallisen jännitteen muutoksia, niin kutsuttuja pykäläpiikkejä. Nämä heijastavat aivokuorelta tulevaa syötettä.

Tutkijat osoittivat hippokampuksen sisäänmenoalueen eli pykäläpoimun hermosolujen ärtyvyyden lisääntyvän pykäläpiikkien jälkeen noin 0,03 sekunnin ajaksi.

– Tämä on hermosolulle melko pitkä aika. Oletamme, että pykäläpiikit mahdollistavat muistijäljen tehokkaamman siirtymisen aivokuorelta hippokampuksen käsiteltäväksi tai muutettavaksi, yliopistotutkija Markku Penttonen kertoo.

Tutkimuksessa havaittiin pykäläpiikkien esiintyvän itsenäisesti molemmissa aivopuoliskoissa. Tämä voi mahdollistaa eri aivopuoliskoihin tallennetun tiedon toisistaan riippumattoman käsittelyn. Tiedon erillinen käsittely puolestaan saattaa parantaa muistojen säilymistä esimerkiksi tilanteissa, jossa toiseen aivopuoliskoon tulee vaurio.

– Tutkimuksen tulokset tuovat uutta tietoa hippokampuksen muistitoiminnoista, sillä valtaosa aiemmista tutkimuksista on keskittynyt tarkastelemaan hippokampuksesta aivokuorelle suuntautuvan viestinnän roolia oppimisessa, väitöskirjatutkija Suvi-Maaria Lehtonen toteaa.

– Jatkossa keskitymme pykäläpoimun muistin mekanismeihin oppivilla ja nukkuvilla jyrsijöillä menetelmillä, jotka mahdollistavat verkostoina toimivien pykäläpoimun laajojen solujoukkojen toiminnan seuraamisen.

Lisätietoja:

väitöskirjatutkija Suvi-Maaria Lehtonen, lehtsu@jyu.fi, puh. +358 505643568

yliopistotutkija Markku Penttonen, markku.penttonen@jyu.fi

apulaisprofessori Miriam Nokia, miriam.nokia@jyu.fi

Ryhmän nettisivut: www.jyu.fi/neuralplasticity 

Vapaasti luettava ja ladattava julkaisu:

Lehtonen, S.-M., Waselius, T., Penttonen, M., & Nokia, MS. (2022). Hippocampal responses to electrical stimulation of the major input pathways are modulated by dentate spikes. Hippocampus, 32, 808–817. doi: https://doi.org/10.1002/hipo.23470