Делови мозга ван мреже чак и док смо будни

Ново истраживање сугерише да делови мозга природно круже и искључују се чак и када смо будни. Истражитељи Универзитета Станфорд верују да би ово могло довести до интервенција како би се осигурало да подручја мозга које користимо буду он-лине и да раде с крајњим капацитетом.

Научник објашњава да када смо у дубоком сну, активност нашег мозга опада и тече великим, очигледним таласима, попут гледања плима како се људска тела подижу и седну око спортског стадиона. Тешко је промашити.

У новој студији, истраживачи су открили да исти циклуси постоје и на јави као и у сну, али са само малим деловима који јединствено седе и стоје, а не читав стадион. Као да сићушни делови мозга све време независно заспе и поново се буде.

Штавише, чини се да када неурони пређу у активније стање или „укључено“ стање, они боље реагују на свет. Неурони такође проводе више времена у стању приправности када обраћају пажњу на задатак. Ово откриће сугерише да процеси који регулишу активност мозга у сну такође могу играти улогу у пажњи.

„Селективна пажња слична је томе да мале делове вашег мозга учините мало буднијима“, рекла је др Татиана Енгел, постдокторанд и ко-водећи аутор истраживања, недавно објављено у Наука.

Бивши студент постдипломских студија Ницхолас Стеинметз је други ко-главни аутор, са неурофизиолошким експериментима изведеним у лабораторији др Тирин Мооре, професора неуробиологије и једног од старијих аутора.

Разумевање ових новооткривених циклуса захтева мало сазнања о томе како је мозак организован.

Ако бисте забадали иглу директно у мозак, све мождане ћелије у које бисте погодили реаговале би на исте врсте ствари. У једној колони сви они могу реаговати на објекте у одређеном делу видног поља - на пример у горњем десном углу.

Тим је користио оно што износи скупове врло осетљивих пинова који могу забележити активност из колоне неурона у мозгу.

У прошлости су људи знали да поједини неурони пролазе кроз фазе више или мање активности, али овом сондом су први пут видели да су сви неурони у датој колони циклично кренули између испаљивања врло брзо, а затим пуцања на много спорија стопа, слична координираним циклусима у сну.

„Током активног стања, неурони почињу брзо да пуцају“, рекла је др. Квабена Боахен, професор биоинжењерства и електротехнике на Станфорду и виши аутор у раду.

„Онда одједном само пређу на ниску брзину пуцања. Ово укључивање и искључивање се дешава све време, као да неурони бацају новчић да би одлучили да ли ће бити укључени или искључени. “

Ти циклуси, који се јављају редоследом секунди или делићи секунде, нису били толико видљиви када су будни, јер се талас не шири много даље од те колоне, за разлику од спавања када се талас шири готово кроз читав мозак и лако га је открити.

Тим је открио да се стања више и ниже активности односе на способност одговора на свет.

Група је имала сонду у пределу мозга код мајмуна који специфично открива један део визуелног света. Мајмуни су били обучени да обраћају пажњу на знак који указује да ће се нешто у одређеном делу видног поља - у горњем десном, рецимо или у доњем левом - мало променити. Мајмуни су затим добили посластицу ако су тачно утврдили да су видели ту промену.

Када је тим дао знак где се промена може догодити, неурони у колони која осећа тај део света почели су да проводе више времена у активном стању.

У суштини, сви су наставили да се међусобно пребацују између држава, али су више времена проводили у активном стању ако су обраћали пажњу. Ако је промена стимулуса наступила када су ћелије биле у активнијем стању, већа је вероватноћа да ће мајмун тачно идентификовати промену.

„Мајмун је веома добар у откривању промена стимулуса када су неурони у тој колони у укљученом стању, али не и у искљученом“, рекао је Енгел. Чак и када је мајмун знао да обрати пажњу на одређено подручје, ако су неурони прешли у стање ниже активности, мајмун је често пропуштао промену стимулуса.

Енгел је рекао да је ово откриће нешто што би могло бити познато многим људима. Понекад мислите да обраћате пажњу, истакла је, али ствари ће вам ипак недостајати.

Научници су рекли да се налази такође односе на претходни рад који је открио да опрезније животиње и људи имају зенице које су шире.

У садашњем раду, када су мождане ћелије проводиле више времена у активном стању, зенице мајмуна су такође биле проширеније. Налази показују интеракцију између синхроних осцилација у мозгу, пажње на задатку и спољних знакова будности.

„Чини се да су механизми у основи пажње и узбуђења прилично међусобно зависни“, рекао је Мооре.

Истраживање доноси нова питања.

Истражитељи кажу да је једно истраживање које произилази из овог рада зашто неурони циклусом прелазе у стање ниже активности када смо будни. Зашто једноставно не остати стално у активнијем стању?

Један одговор могао би се односити на енергију. „Постоје метаболички трошкови повезани са непрекидним пуцањем неурона“, рекао је Боахен. Мозак користи пуно енергије и можда давање ћелија шанси да изврше енергетски еквивалент седења омогућава мозгу да штеди енергију.

Такође, када су неурони веома активни, они генеришу ћелијске нуспроизводе који могу оштетити ћелије. Енгел је истакао да би стања са ниском активношћу могла омогућити време да се очисти овај неуронски отпад. „Овај рад предлаже места за тражење ових одговора“, рекао је Енгел.

Извор: Универзитет Станфорд