Голова, що не спить. Замість глибокого сну мозок впадає в мікросон із хвилями активності

У новому дослідженні взяли участь доцент біології Кіт Хенген з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі та заслужений професор біомолекулярної інженерії Девід Гасслер з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі. Дослідницька група, очолювана аспірантами Девідом Парксом і Ейданом Шнайдером, використовувала нейронні мережі для аналізу великих даних про хвилі мозку. Вони виявили, що сон можна визначити за високочастотною активністю нейронів, що спростовує традиційні уявлення про те, що сон характеризується виключно повільними хвилями, пише Science Blog.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

У дослідженні використовували дані, отримані від мозку мишей, за якими спостерігали за допомогою легких гарнітур, що реєструють активність мозку в різних областях протягом тривалого часу. Ці дані, що містять петабайти інформації, були проаналізовані за допомогою штучної нейронної мережі, здатної виявляти складні закономірності. Примітно, що модель розрізняла стани сну і неспання, використовуючи лише мілісекунди даних про мозкову активність, підкреслюючи наявність високочастотних патернів, які раніше не розпізнавалися в дослідженнях сну.

Доцент Кіт Хенген наголосив на важливості цього відкриття, зазначивши, що визначення точної природи станів сну і неспання має вирішальне значення для розуміння поведінки. Дослідження показало, що невеликі ділянки мозку можуть короткочасно переходити зі стану сну в стан бадьорості незалежно одна від одної, і це явище отримало назву "мерехтіння". Ці мерехтіння вказують на те, що локалізовані ділянки мозку можуть короткочасно змінюватися в стані свідомості, впливаючи на загальну поведінку.

Подальший аналіз показав, що ці високочастотні патерни являють собою фундаментальні елементи сну, а повільніші хвилі координують ці швидкі локальні дії. Як аналогію можна уявити хвилю, створювану вболівальниками на стадіоні, де більша хвиля залежить від індивідуальних дій кількох учасників. Спостереження за цими мерехтіннями дало змогу зрозуміти, як короткочасні провали свідомості в певних ділянках мозку можуть впливати на поведінку, наприклад, миша робить паузу, коли одна з ділянок мозку занурюється в сон.

Результати цього дослідження мають величезне значення для вивчення нейророзвитку та нейродегенеративних захворювань, які пов'язані з розладами сну. Отримавши більш глибоке розуміння швидких патернів і мерехтінь, вчені зможуть розробити більш точні інструменти для вивчення цих захворювань. Наразі група професора Хауслера і Хенгена продовжує вивчати ці явища, зокрема, в органоїдних моделях головного мозку, щоб краще зрозуміти механізми захворювань.

Це дослідження не тільки розширює наші знання про складнощі мозку, а й створює нове підґрунтя для вивчення мікромасштабної діяльності, що лежить в основі сну і свідомості. Отримані результати підкреслюють важливість перегляду та оскарження давно усталених наукових припущень за допомогою інноваційних обчислювальних методів.

Раніше Фокус писав про 5 простих способів поліпшення сну. Експерти підготували список простих дій, що дають змогу досягти безтурботного і міцного сну.

Також Фокус писав про те, що вчені розкрили несподівану користь денного сну. Дослідники вважають, що легкий сон протягом дня здатний поліпшити концентрацію і пам'ять, і навіть запобігти руйнівній хворобі.

Цей матеріал має виключно інформаційний характер і не містить порад, які можуть вплинути на ваше здоров'я. Якщо ви відчуваєте проблеми, зверніться до фахівця.