Het brein selecteert overdag al waardevolle herinneringen

Een specifiek vuurpatroon van hersencellen, vlak na een gebeurtenis overdag, bepaalt of de herinnering aan die belevenis tijdens de slaap opnieuw wordt ‘afgespeeld’ en in het geheugen wordt geprent. Wetenschappers wisten al dat dit patroon tijdens het slapen voorkomt, tijdens het vastleggen van herinneringen.

Maar dat het ook overdag al optreedt om een ervaring als waardevol te bestempelen is volledig nieuw. Als dit signaal niet optrad vlak na een belevenis, werd die herinnering niet opgeslagen. Het onderzoek, dat is gedaan bij muizen, verscheen donderdag in het wetenschappelijk tijdschrift Science.

De Amerikaanse onderzoekers bestudeerden gezamenlijk vurende hersencellen in een hersengebied dat de spil is van het geheugen, de hippocampus. Grote groepen hersencellen produceren daar vaak tegelijkertijd hetzelfde patroon van snelle elektrische signalen, zogeheten sharp wave ripples – naar de vorm van de grafiek wanneer dit patroon wordt gemeten met elektroden. Zo geven ze informatie door aan andere hersengebieden en coderen ze die voor opslag. Tot nu toe was bekend dat dit proces tijdens slaap cruciaal is voor het geheugen.

Dag en nacht registreren

In de nieuwe studie ontdekten de wetenschappers dat het opvallende patroon óók overdag plaatsvindt. Wanneer er vijf tot twintig van die sharp wave ripples optraden na een ervaring, werd die ervaring in de slaap opnieuw ‘afgespeeld’ en opgeslagen.

Voor hun studie rustten ze muizen uit met elektrodes in hun hippocampus, waarmee ze de elektrische signalen van 500 hersencellen tegelijk dag en nacht konden registreren. Het ging hierbij om hersencellen die gespecialiseerd zijn in het vaststellen van de locatie – elke hersencel vuurt op een andere locatie.

De muizen lieten ze steeds opnieuw rondlopen door een achtvormig doolhof. Elke plaats in dat doolhof konden de onderzoekers zo koppelen aan een specifieke elektrische activiteit van die hersencellen. Voor elke ronde door het doolhof ontstond zo een uniek neurologisch patroon.

Soms vonden de muizen in het doolhof een beetje water, als beloning. Dan stonden ze even stil. Wanneer op zo’n moment vijf tot twintig van die sharp wave ripples optraden, werd de voorafgaande ronde door het doolhof vaker opnieuw afgespeeld tijdens de slaap, en zo bestendigd als permanente herinnering. Als er geen of weinig ripples optraden, werd het neurologische patroon van de voorafgaande ervaring niet of minder vaak opnieuw geactiveerd tijdens de slaap.

„Een prachtige studie”, reageert hersenonderzoeker Lisa Genzel van het Donders Centrum voor Hersenwetenschap van de Radboud Universiteit in Nijmegen. „Tijdens slaap worden veel herinneringen uitgewist, dat is de belangrijkste functie van slaap. We kunnen onmogelijk alles wat we meemaken onthouden. Alleen de belangrijke gebeurtenissen worden tijdens de slaap gereactiveerd, ingepast bij andere kennis en opgeslagen. Het was lang een grote vraag hoe het brein weet welke herinnering moet worden opgeslagen en welke niet.”

„Deze studie laat zien dat dit wordt bepaald doordat die belangrijkste herinneringen ook al overdag worden gereactiveerd.” Genzel is onder de indruk hoe gedetailleerd de studie is. „Ze konden honderden hersencellen meten, van elk van die individuele hersencellen dag en nacht de activiteit registreren, en ze gebruikten verfijnde mathematische analyses.”

De reactivaties zijn geen dromen, benadrukt Genzel. „Ze treden niet op tijdens de droomslaap ofwel remslaap. Het zijn heel korte signalen, die slechts milliseconden duren. Dat gebeurt allemaal onbewust.” De studie onderstreept maar weer hoe belangrijk het is om niet op je slaap te beknibbelen, zegt ze. „Slaap is geen passieve tijdsverspilling, het is een zeer actieve en belangrijke staat.”