การระเบิดของคลื่นสมองที่แพร่หลายดูเหมือนจะประสานองค์ประกอบหน่วยความจำที่แตกต่างกันและห่างไกล รวมเข้าด้วยกันเมื่อจำได้
ความลึกลับพื้นฐานของเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์คือการที่เซลล์ประสาทจำนวน 16 พันล้านเซลล์รวมหรือผูกข้อมูลประเภทต่างๆ ที่พวกเขาเข้ารหัสไว้ในประสบการณ์หรือความทรงจำที่เชื่อมโยงกันเป็นหนึ่งเดียว
นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานว่าการผูกมัดดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการสั่นของความถี่สูงหรือ “ระลอกคลื่น” ที่ส่งเสริมปฏิสัมพันธ์ของระบบประสาท เช่นเดียวกับจังหวะในดนตรีหรือการเต้นรำ ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม พ.ศ. 2565 ใน PNASนักวิจัยจาก University of California San Diego School of Medicine ได้ให้หลักฐานเชิงประจักษ์ชิ้นแรกบางส่วนที่อันที่จริง ripples ดังกล่าวเกิดขึ้นในคน
“ลองนึกถึงประสบการณ์การลูบคลำแมวของคุณ: รูปร่าง ตำแหน่ง สภาพแวดล้อม สี ความรู้สึก การเคลื่อนไหว และเสียง บวกกับอารมณ์และการกระทำที่ตอบสนองของคุณเอง พวกเขาทั้งหมดถูกผูกไว้ด้วยกันอย่างกลมกลืน” ผู้เขียนอาวุโส Eric Halgren, PhD, ศาสตราจารย์ด้านรังสีวิทยาที่ UC San Diego School of Medicine กล่าว
“แง่มุมต่าง ๆ ของประสบการณ์เหล่านี้ถูกเข้ารหัสในตำแหน่งที่กระจายไปทั่วพื้นผิวเยื่อหุ้มสมองของสมอง และประสบการณ์นั้นย่อยโดยรูปแบบการยิงแบบ ความลึกลับคือการที่กิจกรรมในสถานที่ต่าง ๆ เหล่านั้นเชื่อมโยงกัน”
การศึกษาก่อนหน้านี้ ส่วนใหญ่ในสัตว์ฟันแทะ พบว่าระลอกคลื่นในโครงสร้างที่แตกต่างกัน ฮิปโปแคมปัส จัดระเบียบการเล่นซ้ำของรูปแบบ spatiotemporal เหล่านี้ระหว่างการนอนหลับ และนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างความทรงจำถาวร
ทีม UC San Diego นำโดย Halgren พบว่าระลอกคลื่นยังเกิดขึ้นในทุกพื้นที่ของเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์ ทั้งในการตื่นและขณะหลับ ระลอกคลื่นสั้น กินเวลาประมาณหนึ่งในสิบของวินาที และมีความถี่แคบที่สม่ำเสมอเกือบ 90 รอบต่อวินาที ผู้เขียนคำนวณว่าเหตุการณ์ระลอกคลื่นสั้นๆ ทั่วไปอาจเกี่ยวข้องกับโมดูลขนาดเล็กประมาณ 5,000 โมดูลที่ทำงานพร้อมกัน โดยกระจายไปทั่วพื้นผิวเยื่อหุ้มสมอง
งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกด้านประสาทวิทยาโดย Charles W. Dickey ผู้เขียนคนแรก
“น่าสังเกต ระลอกคลื่นเกิดขึ้นและซิงโครไนซ์กับทุกกลีบและระหว่างซีกโลกทั้งสอง แม้ในระยะทางไกล” ดิกกีย์กล่าว “เซลล์ประสาทคอร์ติคอลเพิ่มการยิงระหว่างระลอกคลื่น ที่จังหวะการกระเพื่อม ซึ่งอาจสนับสนุนการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสถานที่ห่างไกล
“มีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นร่วมกันมากกว่าก่อนการเรียกคืนหน่วยความจำที่ประสบความสำเร็จ ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าการกระเพื่อมของคอร์เทกซ์ร่วมนั้นส่งเสริมการรวมองค์ประกอบต่าง ๆ ที่อาจประกอบเป็นหน่วยความจำจากประสบการณ์เฉพาะ”
นักวิจัยพบว่า cortical ripples มักจะควบคู่ไปกับ hippocampal ripples และฝังอยู่ในการแกว่งที่ช้ากว่า (1 และ 12 รอบต่อวินาที) จังหวะที่ช้าลงเหล่านี้ได้รับการประสานโดยโครงสร้างส่วนกลางที่ควบคุมระดับกิจกรรมของเยื่อหุ้มสมอง ฐานดอก และปรับการยิงของเซลล์ประสาท ซึ่งจำเป็นสำหรับการรวมหน่วยความจำ
“เนื่องจากประสบการณ์ของเราได้รับการจัดระเบียบตามลำดับเวลา จังหวะที่จัดกิจกรรมเยื่อหุ้มสมองของเราที่สร้างประสบการณ์นั้นก็เช่นกัน” Halgren กล่าว
การวิจัยเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์การบันทึกความยาวหนึ่งสัปดาห์โดยตรงจากภายในสมองของผู้ป่วย 18 รายที่ได้รับการตรวจสอบเพื่อค้นหาที่มาของอาการชักจากโรคลมชัก การทำงานอย่างต่อเนื่องในห้องทดลองของ Halgren แสดงให้เห็นว่ารูปแบบการยิงของเซลล์ประสาทในส่วนต่างๆ ของคอร์เทกซ์นั้นมีการคาดการณ์ร่วมกันมากกว่าในระหว่างการระลอกคลื่นร่วม และการกระเพื่อมร่วมนั้นสัมพันธ์กับการผูกตัวอักษรเป็นคำและความหมายด้วยการกระทำ
Halgren กล่าวว่า “เช่นเดียวกับการวิจัยพื้นฐานอื่นๆ ที่เพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของโลก เป็นไปไม่ได้ที่จะรู้ว่าผลกระทบในทางปฏิบัติจะเป็นอย่างไร” “แต่ฉันจะสังเกตได้ว่าโรคจิตเภทเป็นโรคทั่วไปที่รักษาไม่หาย มีลักษณะเฉพาะคือความแตกแยกทางจิตใจ การค้นพบของเราและผลอื่นๆ ระบุว่า interneuron ยับยั้งบางชนิดมีความสำคัญต่อการสร้างระลอกคลื่น และเป็นที่ทราบกันดีว่าเซลล์เหล่านี้ได้รับผลกระทบจากโรคจิตเภทอย่างเฉพาะเจาะจง เช่นเดียวกับการสั่นของความถี่สูง บางทีเราอาจจะเข้าใกล้การค้นพบกลไกด้านหนึ่งของโรคที่น่าเศร้านี้มากขึ้น”
ผู้เขียนร่วม ได้แก่ Ilya A. Verzhbinsky, Xi Jiang, Burke Q. Rosen, Sophie Kajfez, Jerry J. Shih และ Sharona Ben-Haim ทั้งหมดที่ UC San Diego; Brittany Stedelin และ Ahmed M. Raslan, Oregon Health & Science University; Emad N. Eskandar, วิทยาลัยแพทยศาสตร์ Albert Einstein; Jorge Gonzalez-Martinez, คลีฟแลนด์คลินิก; และ Sydney S. Cash, Harvard Medical School
