Научниците открија „микро дремки“ во мали делови од мозокот додека остатокот од мозокот е буден и обратно. За прв пат, научници од американскиот Универзитет во Санта Круз открија дека спиењето може да се открие со модели на невронска активност долги само милисекунди или 1.000 пати пократки од секунда, што дава нов начин на проучување и разбирање на основни модели на мозочните бранови кои ја контролираат свеста. Тие, исто така, покажуваат дека малите делови од мозокот можат накратко да бидат будни додека остатокот од мозокот спие и обратно.
Овие наоди се резултат на соработката меѓу Лабораторијата на доцентот по биологија Кит Хенген на Универзитетот Вашингтон во Сент Луис и професорот по биомолекуларен инженеринг во Универзитетот Санта Круз, Дејвид Хауслер. Истражувањето го спровеле студентите Дејвид Паркс и Ајдан Шнајдер.
Во текот на четири години работа Паркс и Шнајдер тренирале невронска мрежа за проучување на шеми во огромни количини податоци за мозочните бранови, откривајќи шеми кои се јавуваат на екстремно високи фреквенции кои никогаш претходно не биле опишани и ги предизвикуваат основните, долготрајни концепции за будењето и сонот.
„За нас како научници беше изненадувачки да откриеме дека различни делови од нашиот мозок, всушност, малку дремат кога остатокот од мозокот е буден“, вели Хауслер.
Невронаучниците го проучуваат мозокот со снимање на електричните сигнали за мозочната активност, гледајќи како брановите на напонот се зголемуваат и паѓаат со различни стапки.
Истражувачите работеле со податоци добиени од глувци во лабораторијата Хенген во Сент Луис. Животните кои слободно се однесувале биле опремени со многу лесни слушалки кои ја снимале активноста на мозокот од 10 различни региони на мозокот со месеци, следејќи го напонот од мали групи неврони со прецизност во микросекунда.
Овој влез генерирал петабајти податоци, а Дејвид Паркс се обидел да ги нахрани овие необработени податоци во вештачка невронска мрежа, која може да најде многу сложени шеми, да прави разлика меѓу податоците за спиење и будење и да најде шеми кои човечкото набљудување можеби ги пропуштило. Соработката со заедничката академска компјутерска инфраструктура лоцирана во Универзитетот Сан Диего му овозможила на тимот да работи со толку многу податоци кои биле на исто ниво со она што може да го користат големите компании како Google или Facebook.
Тие откриле дека моделот може да направи разлика меѓу спиење и будност од само милисекунди податоци за мозочната активност. Ова било шок за истражувачкиот тим, бидејќи се покажало дека моделот не може да се потпре на бавните бранови за да ја научи разликата меѓу спиење и будност.
„Гледаме информации на ниво на детали што е без преседан. Претходно се мислеше дека таму нема да се најде ништо, дека сите релевантни информации се во брановите со побавна фреквенција. Овој труд, ако ги игнорирате конвенционалните мерења и само ги погледнете деталите за мерењето со висока фреквенција за само еден илјадити дел. за секунда, има доволно за да се каже дали ткивото спие или не ни кажува дека нешто ќе се случува многу наскоро“ вели Хауслер.
„Ги извадивме сите информации што невронауката ги користеше за да го разбере, дефинира и анализира спиењето во изминатиот век и се прашувавме дали моделот сè уште може да научи под овие услови. Ова ни овозможи да ги истражиме сигналите што претходно не ги разбиравме“, вели Паркс.
„Можевме да ги погледнеме поединечните временски точки кога овие неврони пукаа и беше прилично јасно дека невроните преминуваат во друга состојба“, додава Шнајдер. „Во некои случаи овие трепкања може да бидат ограничени на само еден мозочен регион, можеби дури и помалку од тоа“.
Ова ги поттикна истражувачите да истражат што би можеле да значат потресите за функцијата на спиењето и како тие влијаат на однесувањето за време на спиењето и будноста.
„Постои природна хипотеза, да речеме дека мал дел од вашиот мозок заспива додека сте будни. Дали тоа значи дека вашето однесување наеднаш изгледа како да спиете? Почнуваме да гледаме дека тоа е често случај“, објаснува Шнајдер.
Набљудувајќи го однесувањето на глувците, истражувачите виделе дека глувчето ќе паузира за секунда, речиси како да заспива, кога дел од мозокот треперел во сон додека остатокот од мозокот бил буден. Треперењето за време на спиењето (една област од мозокот се буди) се рефлектирало со грчење на животното во сон.
Стекнувањето подлабоко разбирање на моделите што се случуваат на високи фреквенции и треперењето помеѓу будноста и спиењето може да им помогне на истражувачите подобро да ги проучуваат невроразвојните и невродегенеративните болести кои се поврзани со нарушување на регулацијата на спиењето.
Истражувањето е објавено во списанието Nature Neuroscience.
(Vidi.hr)
(фото: Piqsels)
