Un nou studiu dezvăluie că reactivitatea și capacitatea creierului de a învăța se schimbă în funcție de momentul zilei, fiind guvernate de molecule precum adenozina, care leagă metabolismul, somnul și semnalizarea neuronală.
Reclamă
Folosind optogenetica, cercetătorii au descoperit că stimuli identici au activat celulele creierului diferit la răsărit față de apus, sugerând că excitabilitatea și plasticitatea neuronală urmează ritmuri zilnice.
Aceste fluctuații modelează momentul în care creierul este cel mai receptiv la învățare, adaptare și reabilitare. Constatările ar putea ajuta la optimizarea educației, terapiei și a momentului stimulării creierului prin alinierea cu ciclurile circadiene naturale.
ARTICOLUL CONTINUĂ DUPĂ RECLAMĂ
- Ritmul neuronal zilnic: Activitatea creierului și potențialul de învățare fluctuează în funcție de momentul zilei.
- Rolul adenozinei: Molecula legată de somn reglează momentul în care neuronii sunt mai mult sau mai puțin excitabili.
- Fereastra de învățare: Pentru oameni, învățarea și memoria pot atinge vârfuri în timpul orelor târzii ale crepusculului.
Crepusculul este perioada de dinainte de răsărit (auroră/zori) și de după apus (amurg), când lumina soarelui se difuzează în atmosferă deși soarele e sub orizont, creând o semi-lumină naturală, cu variații de la crepuscul civil (soarele la 6° sub orizont) la cel astronomic, și se întâmplă zilnic, adapându-se la ora locală, durata și intensitatea sa depinzând de sezon și latitudine.
Creierul nostru nu reacționează într-un mod fix, mecanic, precum circuitele electronice. Chiar dacă vedem aceeași scenă în fiecare zi în timpul drumului spre serviciu, ceea ce simțim – și dacă lasă o impresie de durată – depinde de starea noastră internă din acel moment. De exemplu, drumul până la serviciu poate fi o neclaritate dacă ești prea obosit pentru a fi atent la împrejurimi.
Reclamă
Ciclul de 24 de ore pe care oamenii îl urmează în mod natural este unul dintre factorii care modelează mediul intern al creierului. Aceste cicluri fiziologice interne apar din interacțiunea dintre ceasul circadian intrinsec al corpului și ciclul extern lumină-întuneric care îl sincronizează.
Totuși, modul în care astfel de fluctuații zilnice influențează chimia creierului și afectează excitabilitatea și plasticitatea neuronală a rămas în mare parte necunoscut. Acum, cercetătorii de la Universitatea Tohoku au observat direct modificări dependente de ora din zi în răspunsurile semnalelor neuronale din creierul șobolanilor nocturni.
Concluziile au fost publicate în Neuroscience Research în octombrie 2025.
Reclamă
CITEȘTE ȘI: Cele mai proaste obiceiuri pentru creierul tău, conform experților Harvard
Folosind optogenetica, echipa a activat neuronii din cortexul vizual al șobolanilor și a înregistrat activitatea electrică rezultată. Această abordare a permis cuantificarea precisă a reactivității neuronale. Ei au descoperit că stimuli neuronali identici au evocat răspunsuri diferite în funcție de momentul zilei.
Activitatea neuronală a fost redusă la răsărit și amplificată la apus. Deoarece șobolanii sunt nocturni, răsăritul soarelui reprezintă perioada de după o noapte de activitate, când se pregătesc să doarmă.
Pentru a explora mecanismul care explică acest lucru, cercetătorii au analizat adenozina, un neuromodulator care se acumulează în timpul veghei și ne face să ne simțim somnolenți. Când cercetătorii au blocat acțiunea adenozinei, activitatea neuronală la răsărit a devenit dezinhibată și amplificată, arătând că adenozina ajută la reglarea excitabilității corticale pe parcursul zilei.
„Excitabilitatea neuronală nu este constantă; depinde de starea internă a creierului”, spune profesorul Ko Matsui de la Universitatea Tohoku. „Rezultatele noastre arată că până și neuronii identici pot răspunde diferit în funcție de momentul zilei, fiind guvernați de molecule precum adenozina care leagă metabolismul, somnul și semnalizarea neuronală.”
Echipa a examinat, de asemenea, dacă capacitatea creierului de potențare pe termen lung (LTP), o bază celulară a învățării și memoriei, se modifică în funcție de momentul zilei. Aceasta reprezintă potențialul creierului pentru metaplasticitate (capacitatea creierului de a ajusta cât de ușor rețelele sale se schimbă). În mod remarcabil, stimularea optică repetitivă a indus o amplificare asemănătoare LTP la răsărit, dar nu la apus.
Acest lucru a fost neașteptat, deoarece sugerează că, deși presiunea din somn și oboseala ating vârful la răsărit, potențialul metaplazic al creierului este crescut în acest moment. Aceste descoperiri indică faptul că capacitatea creierului de a se reorganiza urmează un ritm zilnic, cu perioade specifice mai favorabile pentru învățare și adaptare.
„Aceste rezultate implică faptul că creierul nostru are ferestre temporale care favorizează adaptabilitatea”, explică cercetătorul principal Yuki Donen.
„Cunoașterea momentului în care creierul este cel mai receptiv la schimbare ar putea ajuta la optimizarea antrenamentului, a reabilitării și a terapiilor bazate pe stimulare.”
La oameni, care sunt activi în principal în timpul zilei, capacitatea de învățare și formare a memoriei poate atinge vârful în perioada crepusculară care se apropie de apus. Cu alte cuvinte, cel mai bun moment pentru a studia sau a învăța ceva nou poate fi înainte de culcare.
Studiul dezvăluie modul în care ritmurile zilnice ajustează echilibrul dintre excitabilitate și plasticitate în cortex. Deoarece nivelurile de adenozină și presiunea din timpul somnului urmează tipare circadiene, acest mecanism ar putea sincroniza adaptabilitatea creierului cu ciclurile comportamentale, cum ar fi odihna și activitatea.
Cercetarea oferă noi perspective asupra modului în care creierul coordonează utilizarea energiei, semnalizarea neuronală și capacitatea de învățare pe parcursul zilei.
CITEȘTE ȘI: Gustări care pot afecta sănătatea creierului. De ce este de preferat să limitezi consumul
