Бодрствующая голова. Вместо глубокого сна мозг впадает в микросон с волнами активности

В новом исследовании приняли участие доцент биологии Кит Хенген из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и заслуженный профессор биомолекулярной инженерии Дэвид Хасслер из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. Исследовательская группа, возглавляемая аспирантами Дэвидом Парксом и Эйданом Шнайдером, использовала нейронные сети для анализа обширных данных о волнах мозга. Они обнаружили, что сон можно определить по высокочастотной активности нейронов, что опровергает традиционные представления о том, что сон характеризуется исключительно медленными волнами, пишет Science Blog.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!

В исследовании использовались данные, полученные от мозга мышей, за которыми наблюдали с помощью легких гарнитур, регистрирующих активность мозга в различных областях в течение длительного времени. Эти данные, содержащие петабайты информации, были проанализированы с помощью искусственной нейронной сети, способной выявлять сложные закономерности. Примечательно, что модель различала состояния сна и бодрствования, используя лишь миллисекунды данных о мозговой активности, подчеркивая наличие высокочастотных паттернов, ранее не распознававшихся в исследованиях сна.

Доцент Кит Хенген подчеркнул важность этого открытия, отметив, что определение точной природы состояний сна и бодрствования имеет решающее значение для понимания поведения. Исследование показало, что небольшие участки мозга могут кратковременно переходить из состояния сна в состояние бодрствования независимо друг от друга, и это явление получило название "мерцания". Эти мерцания указывают на то, что локализованные области мозга могут кратковременно меняться в состоянии сознания, влияя на общее поведение.

Дальнейший анализ показал, что эти высокочастотные паттерны представляют собой фундаментальные элементы сна, а более медленные волны координируют эти быстрые локальные действия. В качестве аналогии можно представить волну, создаваемую болельщиками на стадионе, где более крупная волна зависит от индивидуальных действий нескольких участников. Наблюдение за этими мерцаниями позволило понять, как кратковременные провалы сознания в определенных областях мозга могут влиять на поведение, например, мышь делает паузу, когда одна из областей мозга погружается в сон.

Результаты этого исследования имеют огромное значение для изучения нейроразвития и нейродегенеративных заболеваний, которые связаны с расстройствами сна. Получив более глубокое понимание быстрых паттернов и мерцаний, ученые смогут разработать более точные инструменты для изучения этих заболеваний. В настоящее время группа профессора Хауслера и Хенгена продолжает изучать эти явления, в частности, в органоидных моделях головного мозга, чтобы лучше понять механизмы заболеваний.

Это исследование не только расширяет наши знания о сложностях мозга, но и создает новую основу для изучения микромасштабной деятельности, которая лежит в основе сна и сознания. Полученные результаты подчеркивают важность пересмотра и оспаривания давно устоявшихся научных предположений с помощью инновационных вычислительных методов.

Также Фокус писал о том, что ученые раскрыли неожиданную пользу дневного сна. Исследователи полагают, что легкий сон в течение дня способен улучшить концентрацию и память, и даже предотвратить разрушительную болезнь.

Этот материал носит исключительно информационный характер и не содержит советов, которые могут повлиять на ваше здоровье. Если вы испытываете проблемы, обратитесь к специалисту.