Amikor mély álomba merülünk, agyunk tevékenysége apad, és nagy, nyilvánvaló hullámokban áramlik, mint az emberi test dagályának felkelése és leülése egy sportstadion körül. Nehéz kihagyni.
A majmokkal végzett új kutatások azt mutatják, hogy ugyanazok a ciklusok léteznek ébren, mint alvás közben, de csak kis szakaszok ülnek és állnak egyhangúan, nem pedig az egész stadion. Mintha az agy apró részei egymástól függetlenül elaludnának, és folyamatosan felébrednének.
Sőt, úgy tűnik, hogy amikor az idegsejtek aktívabb állapotba vagy „be” állapotba kerültek, akkor jobban tudnak reagálni a világra. A neuronok is több időt töltenek bekapcsolt állapotban, amikor odafigyelnek egy feladatra. Ez a megállapítás arra utal, hogy az agyi aktivitást alvásban szabályozó folyamatok szintén szerepet játszhatnak a figyelemben.
„A szelektív figyelem hasonlít ahhoz, hogy az agyad kis részei egy kicsit éberebbé váljanak”-mondja Tatiana Engel, a Stanford Egyetem posztdoktori munkatársa és a tanulmány társszerzője. Tudomány. A korábbi végzős hallgató, Nicholas Steinmetz volt a másik társszerző, aki neurofiziológiai kísérleteket végzett Tirin Moore, a neurobiológia professzora és az egyik vezető szerző laborjában.
Tüskék és idegsejtek
Ezeknek az újonnan felfedezett ciklusoknak a megértéséhez szükség van egy kis ismeretre az agy szervezéséről. Ha közvetlenül az agyba döfnénk egy tűt, akkor az összes agysejt, amelyet eltalálna, ugyanazokra a dolgokra reagálna. Lehet, hogy egy oszlopban mindannyian a látómező egy bizonyos részén lévő objektumokra reagálnak - például a jobb felső sarokban.
A csapat nagy mennyiségben nagyon érzékeny csapokat használt, amelyek rögzíthetik az agy idegsejtjeinek aktivitását. Régebben az emberek tudták, hogy az egyes idegsejtek többé -kevésbé aktívak, de ezzel a szondával először látták, hogy egy adott oszlop összes idegsejtjei ciklusba lépnek a nagyon gyors, majd a sokkal lassabb tüzelés között. arány, hasonlóan az alvás koordinált ciklusaihoz.
„Bekapcsolt állapotban az idegsejtek gyorsan lőni kezdenek” - mondja Kwabena Boahen, a biomérnöki és villamosmérnöki professzor, valamint a tanulmány vezető szerzője. - Aztán hirtelen csak alacsony tüzelési arányra kapcsolnak. Ez a be- és kikapcsolás folyamatosan történik, mintha az idegsejtek feldobnának egy érmét, hogy eldöntsék, be- vagy kikapcsolják -e. "
Azok a ciklusok, amelyek másodpercekben vagy másodpercek töredékében fordulnak elő, ébren nem voltak annyira láthatóak, mert a hullám nem terjed túl sokat az oszlopon túl, ellentétben az alvással, amikor a hullám szinte az egész agyon elterjed, és könnyen felismerni.
Figyel
A csapat megállapította, hogy a magasabb és alacsonyabb aktivitású állapotok a világra való reagálás képességéhez kapcsolódnak. A csoport a szondát majmok agyának egy régiójában vizsgálta, amely kimutatja a vizuális világ egyik részét. A majmokat arra képezték ki, hogy figyeljenek egy jelzésre, amely azt jelzi, hogy a látótér egy bizonyos részén - mondjuk a jobb felső sarokban vagy a bal alsó részben - valami kismértékben megváltozik. A majmok ekkor kaptak csemegét, ha helyesen azonosították, hogy látták ezt a változást.
Amikor a csapat jelezte, hogy hol történhet változás, az oszlopon belüli idegsejtek, amelyek érzékelik, hogy a világ egy része, több időt töltenek aktív állapotban. Lényegében mindannyian egyidejűleg folytatták az államok közötti lapozást, de ha figyeltek, több időt töltöttek aktív állapotban. Ha az ingerváltozás akkor következett be, amikor a sejtek aktívabb állapotban voltak, akkor a majom is nagyobb valószínűséggel helyesen azonosította a változást.
"A majom nagyon jól érzékeli az ingerváltozásokat, amikor az oszlop idegsejtjei bekapcsolt állapotban vannak, de nem kikapcsolt állapotban" - mondja Engel. Még akkor is, amikor a majom tudta, hogy figyelni kell egy adott területre, ha a neuronok alacsonyabb aktivitású állapotba ciklusoztak, a majom gyakran elmulasztotta az ingerváltozást.
Engel szerint ez a megállapítás sok ember számára ismerős lehet. Néha azt gondolja, hogy odafigyel, mutatott rá, de még mindig hiányozni fognak a dolgok.
A tudósok szerint az eredmények a korábbi munkákra is vonatkoznak, amelyek azt találták, hogy az éberebb állatok és emberek hajlamosabbak a pupillák kitágulására. A jelenlegi munkában, amikor az agysejtek több időt töltöttek aktív állapotban, a majom pupillái is jobban kitágultak. Az eredmények kölcsönhatást mutatnak az agy szinkron rezgései, a feladatra való figyelem és az éberség külső jelei között.
"Úgy tűnik, hogy a figyelem és az izgalom mögött álló mechanizmusok meglehetősen egymásra épülnek" - mondja Moore.
Ez energiát takarít meg?
Ebből a kérdésből az a kérdés merül fel, hogy az idegsejtek miért ciklikusodnak alacsonyabb aktivitású állapotba, amikor ébren vagyunk. Miért ne maradhatna állandóan aktívabb állapotban abban az esetben, ha ekkor támad a kardfog tigris?
Az egyik válasz az energiára vonatkozhat. "Van egy anyagcsere -költség, amely az idegsejtek állandó tüzelésével jár" - mondja Boahen. Az agy sok energiát használ fel, és talán lehetőséget ad a sejteknek arra, hogy az ülés energetikai megfelelőjét elvégezzék, lehetővé teszi az agy számára, hogy energiát takarítson meg.
Továbbá, amikor a neuronok nagyon aktívak, sejtes melléktermékeket termelnek, amelyek károsíthatják a sejteket. Engel rámutatott, hogy az alacsony aktivitású állapotok időt hagyhatnak ennek a neuronális hulladéknak a felszámolására.
"Ez a cikk olyan helyeket javasol, ahol ezeket a válaszokat keresheti" - mondja Engel.
A szerzőkről
További társszerzők a Newcastle Egyetem munkatársai. A finanszírozást az NIH, a Stanford NeuroVentures, a HHMI, az MRC és a Wellcome Trust kapta.
Forrás: Stanford Egyetem
Kapcsolódó könyvek:
at InnerSelf Market és Amazon
