Objev publikovali na stránkách časopisu Science italští vědci Luisa De Vivová, Chiara Cirelliová a Giulio Tononi působící na Wisconsinské univerzitě, a Michele Bellesi z Polytechnické univerzity ve středoitalské Anconě.
Studie ukončila letitou diskusi o úloze spánku v procesu učení a potvrdila teorii, kterou Cirelliová a Tononi vypracovali před několika lety. „Podle jejich hypotézy určuje vzájemné působení s okolím v době bdělosti postupné posilování synapsí, protože se neustále učíme nové věci, i když si to neuvědomujeme. Spánek naopak slouží k tomu, aby se synapse vrátily na energeticky udržitelnější úroveň a dovolily nám učit se další den nové věci. Díky této studii se nám poprvé podařilo získat vizuální důkaz tohoto jevu,“ citoval Bellesiho italský deník La Repubblica.
Cílem spánku je tedy zapomenout zbytečné vzpomínky. Vědci s použitím sofistikovaného elektronického 3D mikroskopu měřili a rekonstruovali téměř 7000 synapsí odebraných z motorické a senzorické oblasti mozkové kůry před odpočinkem a po něm. Vytvořili tak největší databázi synapsí na světě, připomíná Bellesi. Po čtyřech letech náročné práce vědci zjistili, že se osm synapsí z deseti (především ty malé a střední) zmenšuje úměrně ke své velikosti, zatímco ty větší, které uchovávají důležitější informace, zůstávají stabilní.
Mozkové buňky přecházejí z jakéhosi stavu „on“, kdy se aktivují, do stavu „off“, který je zřejmě určen k tomu, aby mozek šetřil energií. To ovlivňuje i naši úroveň pozornosti a vyvolává epizody nevědomé nepozornosti, kdy jsme jaksi „odpojeni“. Ukázala to studie Stanfordovy univerzity ve Spojených státech.
Vědci objevili tento jev na myších. Registrovali aktivitu kolonií neuronů, které tvoří různé vrstvy mozkové kůry. „V aktivním stavu začínají všechny neurony velmi rychle vysílat signály, pak náhle svou aktivitu zastaví,“ vysvětluje docent bioinženýrství na Stanfordově univerzitě Kwabena Boahen. Toto „on“ a „off“ se odehrává kontinuálně.
Když musíme věnovat pozornost nějakému stimulu pocházejícímu z vnějšího světa, odpovídající neurony v mozku společně oscilují mezi „on“ a „off“. Více času jsou ale v aktivovanému stavu, a umožňují tak rychlejší reakci. Proč neurony střídavě odpočívají i během bdění, není dosud jasné, vědci ale předpokládají, že jde o mechanismus energetických úspor. Když jsou neurony aktivní a vysílají signály s vysokou frekvencí, produkují odpad nebezpečný pro tyto buňky. Periody zpomalení signálů tedy mohou sloužit k jakési očistě od toxického odpadu.
Na základě těchto výsledků nyní vědci chtějí zkoumat účinky vyvolané nedostatkem spánku a změnami rytmu spánku a bdění typické pro moderní život.
