מחקר מאוניברסיטת קורנל מראה כיצד התכווצות והתרחבות התלמידים במהלך שלבי השינה מעידים על איחוד של זיכרונות חדשים וישנים, ומציעים תובנות שיכולות לחולל מהפכה בשיטות לשיפור הזיכרון ולהתקדםבינה מלאכותית.
חוקרים מאוניברסיטת קורנל גילו שלתלמיד תפקיד מכריע בהבנה כיצד ומתי המוח יוצר זיכרונות חזקים ומתמשכים.
באמצעות עכברים מצוידים באלקטרודות מוחיות ובמצלמות זעירות למעקב אחר עיניים, הצוות מצא שזיכרונות חדשים משוחזרים ומתגבשים במהלך תת-שלב ספציפי של שינה שאינה REM, כאשר האישון מתכווץ. כאשר האישון מתרחב, המוח חוזר ומחזק זיכרונות ישנים יותר. היכולת הזו להבחין בין שני תת שלבי השינה הללו, הנשלטת על ידי מבנה מיקרו שזוהה לאחרונה, מונעת "שכחה קטסטרופלית" - אובדן של זיכרונות ישנים יותר כאשר חדשים נוצרים.
יישומים בלימוד אנושי ובינה מלאכותית
תובנות אלו יכולות לסלול את הדרך לטכניקות משופרות לשיפור הזיכרון בבני אדם ולעזור למדעני מחשבים לתכנן רשתות עצבים מלאכותיות יעילות יותר. המחקר, שפורסם ב-1 בינואר בטֶבַע, הובל על ידי עוזרי פרופסורים אזהרה אוליבה ואנטוניו פרננדס-רואיז.
במהלך חודש לימדו קבוצת עכברים מגוון משימות, כמו איסוף מים או פרסים לעוגיות במבוך. אחר כך הצטיידו העכברים באלקטרודות מוחיות ומצלמות ריגול זעירות שנתלו מול עיניהם כדי לעקוב אחר דינמיקת האישונים שלהם. יום אחד, העכברים למדו משימה חדשה וכשהם נרדמו, האלקטרודות קלטו את הפעילות העצבית שלהם והמצלמות תיעדו את השינויים באישונים שלהם.
"שינה שאינה-REM היא כאשר מתרחש איחוד הזיכרון בפועל, והרגעים הללו הם פרקי זמן מאוד מאוד קצרים שאינם ניתנים לזיהוי על ידי בני אדם, כמו 100 אלפיות השנייה", אמרה אוליבה. "איך המוח מפיץ את ההקרנות האלה של זיכרון שהן מהירות מאוד וקצרות מאוד לאורך כל הלילה? ואיך זה מפריד בין הידע החדש שנכנס, באופן שהוא לא מפריע לידע ישן שכבר יש לנו בראש?"
הריקוד הזמני של הזיכרון
ההקלטות הראו שהמבנה הזמני של עכברים ישנים מגוון יותר, ודומה יותר לשלבי השינה בבני אדם, ממה שחשבו בעבר. על ידי הפסקת שנתם של העכברים ברגעים שונים ובהמשך בדיקה עד כמה הם זוכרים את המשימות שנלמדו, החוקרים הצליחו לנתח את התהליכים. כאשר עכבר נכנס לתת-שלב של שינה שאינה-REM, האישון שלו מתכווץ, וכאן המשימות שנלמדו לאחרונה – כלומר, הזיכרונות החדשים – מופעלות מחדש ומגבשות בעוד ידע קודם לא. לעומת זאת, זיכרונות ישנים יותר משוחזרים ומשולבים כאשר האישון מורחב.
"זה כמו למידה חדשה, ידע ישן, למידה חדשה, ידע ישן, וזה משתנה לאט במהלך השינה", אמרה אוליבה. "אנו מציעים שלמוח יש סולם זמן ביניים זה שמפריד בין הלמידה החדשה לידע הישן."
התייחסות: "מיקרו-מבנה שינה מארגן שידור חוזר של זיכרון" מאת הונגיו צ'אנג, וונבו טאנג, אנאבלה מ. וולף, תוקוזילה ניאסולו, מדיסון אי. וולף, אנטוניו פרננדס-רואיס ואזהרה אוליבה, 1 בינואר 2025,טֶבַע.
DOI: 10.1038/s41586-024-08340-w
המחקר נתמך על ידי ההמכונים הלאומיים לבריאות, קרן סלואן, קרן וויטהול, תוכנית המלגות קלינגשטיין-סיימון ותוכנית המלגות של קלרמן.
