Бодрствующая голова. Вместо глубокого сна мозг впадает в микросон с волнами активности
Сон и бодрствование долгое время считались отдельными состояниями сознания, определяемыми, прежде всего, по волновым паттернам мозга. Недавние исследования значительно углубили наше понимание этих состояний, показав, что активность мозга, связанная со сном, может быть обнаружена за считанные миллисекунды.
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.
Ранее Фокус писал о 5 простых способах улучшения сна. Эксперты подготовили список простых действий, позволяющих достичь беззаботного и крепкого сна.
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.