Как наш мозг просыпается ото сна? Исследование более 1000 процессов пробуждения, результаты которого вышли в журнале Current Biology, раскрыло точный механизм. Это открытие может помочь справиться с инерцией сна — состоянием заторможенности, которое многие испытывают, нажимая кнопку повтора будильника.
Записи активности мозга людей, просыпающихся из REM-фазы сна (со сновидениями), показали, что первыми активируются области, связанные с исполнительными функциями и принятием решений, расположенные в передней части головы. Затем волна бодрствования распространяется к затылку, завершаясь в зоне, отвечающей за зрение.
Результаты могут изменить наше представление о пробуждении, уверена нейробиолог Рэйчел Роу из Колорадского университета в Боулдере. Они подчеркивают, что «засыпание и пробуждение — не просто противоположные процессы. Переход к бодрствованию сопровождается упорядоченной волной активации, движущейся от лобных долей к затылочным», тогда как засыпание происходит менее линейно и более постепенно.
Характеристики спящего мозга
Бодрствующий мозг дает характерный рисунок электрической активности, записываемый датчиками на коже головы — он выглядит как зубчатая линия с частыми пиками и спадами. Похожий паттерн наблюдается во время REM-сна, но в этой стадии отсутствуют движения скелетных мышц. В большинстве стадий медленного сна (non-REM), от легкого до очень глубокого, пики выше.
Ученые уже знают, что сигнатура бодрствования появляется в разных зонах мозга в разное время, но обычные методы визуализации не позволяли изучить эти процессы с высокой точностью.
Для уточнения механизма пробуждения обследовали 20 человек. Активность их мозга записывалась с помощью 256 датчиков на голове во сне и при переходе к бодрствованию. Некоторые пробуждения были спонтанными, в других случаях — по сигналу будильника.
Датчики позволили проанализировать активность мозга с точностью до секунды. Используя математические алгоритмы и моделирование, исследователи реконструировали, как эта активность распространяется по поверхности мозга.
Нажатие на "повтор"
Выяснилось, что при пробуждении из REM-сна нейронная активность, характерная для бодрствования, распространяется от лобных долей к затылочным. Однако при пробуждении из глубокого сна паттерн сначала появляется в центральной «горячей точке» глубоко в мозге, а затем следует той же схеме «спереди назад».
Эта разница может объяснить, почему участники сообщали о меньшей сонливости при пробуждении из non-REM-сна, чем из REM-сна — хотя неясно, почему этот паттерн дает такой эффект, говорит Роу.
«Удивительно, насколько последовательной [эта закономерность] была во всех случаях пробуждения и как она коррелирует с субъективными ощущениями», включая стадию сна и способ пробуждения, отмечает Франческа Сиклари, возглавляющая лабораторию сна в Нидерландском институте нейробиологии.
Она надеется, что это исследование поможет в борьбе с нарушениями сна, такими как бессонница: «Зная, как именно выглядит нормальное пробуждение, мы можем лучше сравнивать его с аномальными пробуждениями».
Результаты могут помочь людям с нарушениями сна, согласна Роу.
«Проблема может быть не в засыпании, а в пробуждении», — пояснила она.
Изучение пробуждающегося мозга открывает «новые возможности для поиска методов лечения», заключила нейробиолог.
Нейробиологи нашли в стволе мозга переключатель фаз сна
Досыпать в выходные — вредно. Новые исследования сна
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram