تحقیقات نوینی بر روی موش‌ها منظر‌های تازه‌ای در درک عملکرد مغز و درمان بیماری‌های عصبی نظیر آلزایمر گشوده است. نتایج نشان می‌دهد که مغز در طول خواب صرفا بایگانی خاطرات گذشته نیست، بلکه به طور فعال در حال مدل‌سازی و پیش‌بینی سناریو‌های آتی می‌باشد.

بر اساس گزارش ساینس‌آلرت و مقاله منتشرشده در نشریه معتبر نیتشر، محققان دانشگاه می‌شیگان الگوی امواج مغزی موش‌ها را در سه مرحله قبل، در طول و پس از خواب رصد و تحلیل کردند. موش‌ها برای عبور از یک هزارتو و یافتن جایزه در پایان آن آموزش دیده بودند؛ از این رو، علمیان توانستند دینامیک شبکه‌های عصبی و اثر خواب بر پردازش مغزی را به دقت بازبینی نمایند.

مغز در خواب در حال نقشه‌کشی آینده است

برای شناسایی و پیگیری نورون‌های خاص و ارتباطات متقابل آن‌ها، محققان از الگوریتم‌های یادگیری ماشین بهره بردند. این رویکرد به آن‌ها امکان داد تا فرا‌تر از تحلیل تک‌سلولی، الگو‌های جمعی و شبکه‌ای نورون‌ها را فک کد کنند. این فناوری نه تنها فعالیت عصبی در حین کاوش هزارتو را رصد کرد، بلکه پویایی شبکه عصبی در طول مراحل مختلف خواب را نیز آشکار ساخت.

بررسی فعال‌سازی‌های عصبی در خواب و مقایسه آن با بیداری در هزارتو، نشان‌دهنده واقعه‌ای فرا‌تر از تکرار مسیر‌های طی‌شده بود. مغز موش‌ها تنها رؤیای مسیر‌های شناخته‌شده نمی‌دید، بلکه به طور فعال روی تراکت‌های احتمالی و گزینه‌های ناپیده کار می‌کرد تا بهترین راه‌حل را پیش‌بینی نماید. وقتی موش‌ها پس از بیداری مجددا در هزارتو قرار گرفتند، الگو‌های عصبی ثبت‌شده در خواب، دقیقا با کاوش و پیش‌بینی محیط جدید هم‌سو بود. اگرچه دقت اندازه‌گیری‌های تک‌نورونی محدودیت‌هایی دارد، اما شواهد قوی بر وجود پیوند مستقیم بین پردازش‌های خواب و اهداف رفتاری آتی وجود دارد.

محققان تأکید دارند که تغییرات مشاهداتی در مدار‌های عصبی موش‌ها، همراه با تغییر استراتژی کاوش پس از خواب، دلیلی بر این است که مغز از زمان استراحت برای شبیه‌سازی رویداد‌های آینده و بهینه‌سازی تصمیم‌گیری‌های بعدی استفاده می‌کند.