Состояние сознания существенно меняется во время стадии глубокого сна, точно также как в состоянии комы или под общим наркозом. Учёные давно считали, однако не были уверены, что мозговая активность снижается во время сна. Большинство исследований сна проводятся с использованием электроэнцефалографии (ЭЭГ), метода при котором мозговая активность измеряется при помощи электродов, расположенных вдоль скальпа пациента. Однако Анджали Тарун, специалистка Лаборатории обработки медицинских изображений в Инженерной школе на базе Федеральной политехническая школа Лозанны (EPFL's Medical Image Processing Laboratory) исследовала активность мозга во время сна с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).
Дмитрий Ван де Вилль, возглавляющий лабораторию, сказал: «МРТ-сканирование определяет активность нейронов путём обнаружения гемодинамического ответа структур по всему мозгу, тем самым давая важную информацию в дополнение к ЭЭГ». В ходе данных экспериментов, Тарун полагалась на ЭЭГ чтобы определить, когда участники исследования засыпали, а также определить различные стадии сна. Далее она изучила МРТ-изображения чтобы сформировать пространственные карты нейронной активности и определить различные состояния мозга.
ДАННЫЕ, КОТОРЫЕ СЛОЖНО ПОЛУЧИТЬ
Единственная проблема заключалась в том, что сложно провести МРТ мозга участников, когда они спали. Оборудование шумит, из-за чего участникам сложно достичь состояния глубокого сна. Однако работая с профессором Софи Шварц из Женевского университета и профессором Николаем Аксмахером из Рурского университета, Таурн смогла использовать данные одновременно от МРТ и ЭЭГ примерно от 30 человек. Данные об активности мозга регистрировались в течение двух часов, пока участники спали в аппарате МРТ. «Два часа это относительно долго, то есть мы могли получить набор редких и надёжных данных, — сказала Тарун. — МРТ, которая проводится пока пациент выполняет когнитивные задачи, обычно длится от 10 до 30 минут».
АКТИВНОСТЬ МОЗГА ВО ВРЕМЯ СНА
После проверки, анализа и сравнения данных, Тарун обнаружила удивительные факты. «Мы точно посчитали, сколько раз сети, состоящие из разных частей мозга, активизировались во время каждой стадии сна, — сказала Тарун. — Мы обнаружили, что во время лёгких стадий сна — между тем, как вы засыпаете, и тем, когда вы вступаете в стадию глубокого сна, — мозговая активность в целом снижается. Однако взаимодействие между разными частями мозга становится более динамичным. Мы считаем, что это связано с нестабильным состоянием мозга во время этой фазы».
Ван де Вилль добавил: «Что действительно нас удивило во всём этом, так это появившийся парадокс. Во время переходной фазы от лёгкого до глубокого сна, локальная активность мозга повышалась, и уменьшалось взаимное взаимодействие. Это указывает на неспособность сетей мозга на синхронизацию».
РОЛЬ СЕТЕЙ И МОЗЖЕЧКА
Сознание обычно связано с нейронными сетями, что может быть связано с нашими процессами самоанализа, эпизодической памятью и спонтанным мышлением. «Мы заметили, что сеть между передней и задней областями нарушилась, и это становилось всё более выраженным с углублением сна, — сказал Ван де Вилль. — Подобный сбой в нейронных сетях также наблюдался в мозжечке, который обычно связан с контролем моторики».
Пока учёные точно не знают, почему это происходит. Однако их открытия — первые шаги к лучшему пониманию состояний сознания во время сна. «Наши открытия показывают, что сознание является результатом взаимодействия между различными областями мозга, а не локализованной активностью мозга, — сказала Тарун. — Изучая, как меняется наше сознание во время различных стадий сна, и что это значит с точки зрения активности сетей мозга, мы можем лучше понять и объяснить широкий спектр функций мозга, которые характеризуют нас как людей».
_______________
Исследование — https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)..
Перевод Екатерина Хананова, редакторы Антон Меньшенин и Максим Коневзеров.
Если хотите поддержать наш проект, сделать это можно по ссылке.
_______________