Smadzeņu daļas bezsaistē pat tad, kad mēs esam nomodā

Jauni pētījumi liecina, ka smadzeņu daļas dabiski ieslēdzas un izslēdzas pat tad, kad mēs esam nomodā. Stenfordas universitātes pētnieki uzskata, ka tas varētu novest pie iejaukšanās, lai nodrošinātu, ka smadzeņu apgabali, kurus mēs izmantojam, ir tiešsaistē un darbojas ar visaugstāko jaudu.

Zinātnieks paskaidro, ka, atrodoties dziļā miegā, mūsu smadzeņu darbība pazeminās un plūst lielos, acīmredzamos viļņos, piemēram, vērojot, kā cilvēka ķermeņa plūdmaiņas paceļas un apsēžas ap sporta stadionu. To ir grūti palaist garām.

Jaunajā pētījumā pētnieki atklāja, ka pamodos eksistē tādi paši cikli kā miegā, taču tikai nelielas sekcijas sēž un stāv vienbalsīgi, nevis visā stadionā. Tas ir tā, it kā sīkās smadzeņu daļas neatkarīgi aizmigtu un pamostos visu laiku.

Turklāt šķiet, ka tad, kad neironi ir pārgājuši aktīvākā jeb ieslēgtā stāvoklī, viņi labāk reaģē uz pasauli. Neironi arī vairāk laika pavada ieslēgtā stāvoklī, pievēršot uzmanību uzdevumam. Šis atklājums liecina, ka procesiem, kas regulē smadzeņu darbību miegā, arī var būt nozīme uzmanības pievēršanā.

"Selektīvā uzmanība ir līdzīga mazu smadzeņu daļu nomodai," sacīja Tatiana Engel, Ph.D., pēcdoktorante un līdzautore pētījumā, kas nesen publicēta Zinātne.

Otrs līdzautors ir bijušais maģistrants Nikolass Šteinmetzs, kura neirofizioloģijas eksperimenti veikti neirobioloģijas profesora un viena no vecākajiem autoriem Dr. Tirina Mūra laboratorijā.

Lai saprastu šos nesen atklātos ciklus, ir nepieciešams mazliet zināt, kā tiek organizētas smadzenes.

Ja jūs iedurtu piespraudi tieši smadzenēs, visas smadzeņu šūnas, kuras trāpītu, reaģētu uz tāda paša veida lietām. Vienā kolonnā viņi visi var reaģēt uz objektiem konkrētā redzes lauka daļā - piemēram, augšējā labajā stūrī.

Komanda izmantoja ļoti jutīgu tapu komplektus, kas var reģistrēt smadzeņu neironu kolonnas darbību.

Iepriekš cilvēki bija zinājuši, ka atsevišķi neironi ir vairāk vai mazāk aktīvi, bet ar šo zondi viņi pirmo reizi redzēja, ka visi neironi noteiktā kolonnā pārvietojas kopā starp ļoti ātru šaušanu un pēc tam daudz lēnāk, līdzīgi kā koordinēti miega cikli.

"Valsts stāvokļa laikā neironi sāk ātri izšaut," sacīja Dr. Kvabena Boahena, Stenfordas bioinženierijas un elektrotehnikas profesore un vecākā raksta autore.

"Tad pēkšņi viņi vienkārši pāriet uz zemu šaušanas ātrumu. Šī ieslēgšana un izslēgšana notiek visu laiku, it kā neironi šķirstītu monētu, lai izlemtu, vai tie tiks ieslēgti vai izslēgti. ”

Šie cikli, kas notiek sekunžu secībā vai sekundes daļās, nomodā nebija tik redzami, jo vilnis daudz nepārsniedz šo kolonnu, atšķirībā no miega, kad vilnis izplatās gandrīz visās smadzenēs un ir viegli atklāt.

Komanda atklāja, ka augstākas un zemākas aktivitātes stāvokļi ir saistīti ar spēju reaģēt uz pasauli.

Grupas zonde atradās pērtiķu smadzeņu reģionā, kas īpaši atklāj vienu vizuālās pasaules daļu. Pērtiķi bija apmācīti pievērst uzmanību norādei, kas norāda, ka kaut kas konkrētā redzes lauka daļā - teiksim augšējā labajā pusē vai kreisajā apakšējā stūrī - drīz mainīsies. Pēc tam pērtiķi saņēma kārumu, ja pareizi noteica, ka ir redzējuši šīs izmaiņas.

Kad komanda deva norādījumu, kur varētu notikt izmaiņas, kolonnas neironi, kas nojauš, ka daļa pasaules, visi sāka pavadīt vairāk laika aktīvajā stāvoklī.

Būtībā viņi visi vienoti turpināja šķirstīt štatus starp valstīm, bet, ja pievērsa uzmanību, viņi pavadīja vairāk laika aktīvajā stāvoklī. Ja stimula izmaiņas notika, kad šūnas bija aktīvākā stāvoklī, arī pērtiķis, visticamāk, pareizi noteiks izmaiņas.

"Pērtiķis ļoti labi spēj atklāt stimulu izmaiņas, kad šīs kolonnas neironi ir ieslēgtā stāvoklī, bet ne izslēgtā stāvoklī," sacīja Engel. Pat tad, kad pērtiķis zināja pievērst uzmanību noteiktai vietai, ja neironi pārcēlās uz zemākas aktivitātes stāvokli, pērtiķim bieži pietrūka stimula maiņas.

Engel teica, ka šis atklājums ir kaut kas pazīstams daudziem cilvēkiem. Dažreiz jūs domājat, ka pievēršat uzmanību, viņa norādīja, bet jums joprojām pietrūks lietu.

Zinātnieki teica, ka atklājumi attiecas arī uz iepriekšējo darbu, kurā tika atklāts, ka modrākiem dzīvniekiem un cilvēkiem parasti ir paplašināti zīlītes.

Pašreizējā darbā, kad smadzeņu šūnas pavadīja vairāk laika aktīvā stāvoklī, arī pērtiķu zīlītes bija vairāk paplašinātas. Atzinumi parāda mijiedarbību starp sinhronām svārstībām smadzenēs, uzmanību uzdevumam un ārējām modrības pazīmēm.

"Šķiet, ka uzmanības un uzbudinājuma pamatā esošie mehānismi ir diezgan savstarpēji atkarīgi," sacīja Mūrs.

Pētījums rada jaunus jautājumus.

Izmeklētāji saka, ka viens izmeklējums, kas izriet no šī darba, ir iemesls, kāpēc neironi, kad mēs esam nomodā, pārvietojas zemākas aktivitātes stāvoklī. Kāpēc gan visu laiku palikt tikai aktīvākā stāvoklī?

Viena atbilde varētu attiekties uz enerģiju. "Ar visu laiku neironiem saistītās vielmaiņas izmaksas ir saistītas ar vielmaiņu," sacīja Boahens. Smadzenes patērē daudz enerģijas, un, iespējams, dodot šūnām iespēju veikt apsēšanās enerģētisko ekvivalentu, smadzenes ļauj ietaupīt enerģiju.

Arī tad, kad neironi ir ļoti aktīvi, tie rada šūnu blakusproduktus, kas var sabojāt šūnas. Engel norādīja, ka zemas aktivitātes stāvokļi varētu dot laiku, lai notīrītu šos neironu atkritumus. "Šis raksts piedāvā vietas, kur meklēt šīs atbildes," sacīja Engel.

Avots: Stenfordas universitāte