Коли ми перебуваємо у глибокому дрімоті, діяльність нашого мозку припливає і плине великими, очевидними хвилями, як спостереження за припливом людських тіл, що піднімаються і сідають навколо спортивного стадіону. Важко пропустити.

Нове дослідження з мавпами показує, що ці самі цикли існують і після сну, але тільки з невеликими ділянками, які сидять і стоять в унісон, а не весь стадіон. Ніби крихітні частини мозку самостійно засинають і весь час прокидаються.

Більш того, виявляється, що коли нейрони переходять у більш активний стан або вмикаються, вони краще реагують на світ. Нейрони також проводять більше часу у стані включення, звертаючи увагу на завдання. Цей висновок свідчить про те, що процеси, які регулюють діяльність мозку під час сну, також можуть відігравати певну роль у увазі.

«Вибіркове увагу подібне до того, що невеликі частини вашого мозку стають трохи більш пробудженими»,-каже Тетяна Енгель, докторант Стенфордського університету та співавтор дослідження, опублікованого в наука. Колишній аспірант Ніколас Штайнмец був іншим співавтором, який проводив нейрофізіологічні експерименти в лабораторії Тірін Мур, професора нейробіології та одного зі старших авторів.

Штифти і нейрони

Розуміння цих нещодавно відкритих циклів вимагає трохи знати, як організований мозок. Якби ви встромили шпильку прямо в мозок, усі клітини мозку, в які ви потрапили, реагували б на однакові речі. В одному стовпці всі вони можуть реагувати на об’єкти в певній частині поля зору - наприклад, у верхньому правому куті.

Команда використовувала те, що становить набори дуже чутливих штифтів, які можуть реєструвати активність із колони нейронів мозку. Раніше люди знали, що окремі нейрони проходять фази більш -менш активної діяльності, але за допомогою цього зонда вони вперше побачили, що всі нейрони в даній колоні крутяться між швидкістю стрільби, а потім - набагато повільніше. швидкість, подібна до скоординованих циклів уві сні.

«Під час увімкненого стану всі нейрони починають швидко спрацьовувати, - каже Квабена Боахен, професор біоінженерії та електротехніки та старший автор статті. «Потім раптом вони просто переходять на низьку швидкість стрільби. Це вмикання та вимикання відбувається постійно, ніби нейрони перекидають монету, щоб вирішити, чи будуть вони увімкнені чи вимкнені ».

Ці цикли, що відбуваються на порядок секунд або частки секунд, були не такими помітними, коли вони прокидаються, тому що хвиля не поширюється набагато далі цієї колони, на відміну від сну, коли хвиля поширюється майже по всьому мозку і її легко виявити.

Звернути увагу

Команда виявила, що вищі та нижчі стани активності пов'язані зі здатністю реагувати на світ. Група мала свій зонд в області мозку у мавп, який конкретно виявляє одну частину візуального світу. Мавп навчили звертати увагу на підказку, яка вказує на те, що щось у певній частині поля зору - скажімо, у верхньому правому куті або в нижньому лівому нижньому - скоро зміниться. Тоді мавпи отримали частування, якщо вони правильно визначили, що бачили цю зміну.

Коли команда підказала, де можуть відбутися зміни, нейрони в колоні, яка відчуває, що ця частина світу почала проводити більше часу в активному стані. По суті, всі вони продовжували гортати між державами в унісон, але вони проводили більше часу в активному стані, якщо звертали увагу. Якщо зміна стимулу відбулася, коли клітини перебували в більш активному стані, мавпа також, швидше за все, правильно визначила зміну.

"Мавпа дуже добре виявляє зміни стимулів, коли нейрони в цьому стовпці знаходяться у ввімкненому стані, але не у вимкненому", - каже Енгель. Навіть коли мавпа знала, що звертає увагу на певну область, якщо нейрони переходили до стану нижчої активності, мавпа часто пропускала зміну стимулу.

Енгель сказав, що ця знахідка може бути знайома багатьом людям. Іноді вам здається, що ви звертаєте увагу, - зазначила вона, - але ви все одно будете сумувати.

Вчені сказали, що результати також стосуються попередньої роботи, яка показала, що більш пильні тварини та люди, як правило, мають більш розширені зіниці. У поточній роботі, коли клітини мозку проводили більше часу в активному стані, зіниці мавпи також були більш розширеними. Результати демонструють взаємодію між синхронними коливаннями в мозку, увагу до завдання та зовнішні ознаки пильності.

"Схоже, що механізми, що лежать в основі уваги та збудження, досить взаємозалежні", - говорить Мур.

Це економить енергію?

Питання, яке випливає з цієї роботи, полягає в тому, чому нейрони переходять у стан нижчої активності, коли ми прокидаємось. Чому б просто не залишатися в більш активному стані весь час на випадок, якщо саме тоді нападе тигровий тигр?

Одна відповідь може стосуватися енергії. "Існує метаболічна ціна, пов'язана з тим, що нейрони постійно спрацьовують", - каже Боаен. Мозок використовує багато енергії, і, можливо, даючи клітинам можливість виконувати енергетичний еквівалент сидіння, дозволяє мозку економити енергію.

Крім того, коли нейрони дуже активні, вони генерують клітинні побічні продукти, які можуть пошкодити клітини. Енгель зазначив, що низькоактивні стани можуть дати час для очищення цих нейронних відходів.

«Цей документ пропонує місця для пошуку цих відповідей», - каже Енгель.

Про авторів

Серед інших співавторів - колеги з університету Ньюкасла. Фінансування надходило від NIH, Stanford NeuroVentures, HMMI, MRC та Wellcome Trust.

джерело: Стенфордський університет

Схожі книги:

at InnerSelf Market і Amazon