Aju osad võrguühenduseta ka siis, kui me oleme ärkvel

Uued uuringud näitavad, et aju osad lülituvad sisse ja välja loomulikult ka siis, kui me oleme ärkvel. Stanfordi ülikooli uurijad usuvad, et see võib viia sekkumisteni, et tagada meie kasutatavate ajupiirkondade sidusus ja toimivus ülima võimekusega.

Teadlased selgitavad, et kui oleme sügavas unes, siis meie aju tegevus langeb ja voolab suurte, ilmsete lainetena, näiteks vaadates, kuidas inimkeha tõuseb ja istub spordistaadioni ümber. Seda on raske mööda vaadata.

Uues uuringus avastasid teadlased, et ärkveloleku ajal eksisteerivad samad tsüklid kui unes, kuid ainult väikesed jaod istuvad ja seisavad üksmeelselt, mitte kogu staadion. Tundub, nagu pisikesed ajuosad jääksid iseseisvalt kogu aeg magama ja üles ärkama.

Veelgi enam, näib, et kui neuronid on liikunud aktiivsesse või "sisse" seisundisse, suudavad nad maailmale paremini reageerida. Samuti veedavad neuronid ülesandele tähelepanu pöörates rohkem aega olekus. See leid viitab sellele, et protsessid, mis reguleerivad ajutegevust unes, võivad samuti tähelepanu pöörata.

"Valikuline tähelepanu sarnaneb teie aju väikeste osade veidi ärkvel muutmisega," ütles hiljuti avaldatud doktorikraadiga doktor Tatiana Engel ja uurimuse kaasautor. Teadus.

Teine kaasautor on endine kraadiõppur Nicholas Steinmetz, kelle neurofüsioloogilised katsed viidi läbi neurobioloogia professori ja ühe vanema autori dr Tirin Moore'i laboris.

Nende äsja avastatud tsüklite mõistmiseks on vaja natuke teada, kuidas aju on korraldatud.

Kui pistaksite tihvti otse ajju, reageeriksid kõik tabatud ajurakud sama tüüpi asjadele. Ühes veerus võivad nad kõik reageerida objektidele, mis asuvad visuaalse välja konkreetses osas - näiteks paremas ülanurgas.

Meeskond kasutas väga tundlike tihvtide komplekte, mis suudavad registreerida aju neuronite kolonni aktiivsust.

Varem olid inimesed teadnud, et üksikud neuronid läbivad enam-vähem aktiivse aktiivsuse faase, kuid selle sondiga nägid nad esmakordselt, et kõik antud kolonni neuronid tsüklisid väga kiiresti tulistamise ja seejärel palju aeglasem, sarnaselt une koordineeritud tsüklitega.

"Riikliku seisundi ajal hakkavad neuronid kõik kiiresti tulistama," ütles dr Kwabena Boahen, Stanfordi bioinseneri ja elektrotehnika professor ning vanem autor paberil.

"Siis lähevad nad järsku lihtsalt madalale tulele. See sisse- ja väljalülitamine toimub kogu aeg, justkui keerutaksid neuronid münti, et otsustada, kas nad on sisse või välja lülitada. "

Need tsüklid, mis toimuvad sekundite või sekundite murdosa järgi, ei olnud ärkvel nii nähtavad, sest laine ei levi sellest veerust palju kaugemale, erinevalt unerežiimist, kui laine levib peaaegu kogu ajus ja seda on lihtne avastama.

Meeskond leidis, et kõrgema ja madalama aktiivsusega seisundid on seotud võimega reageerida maailmale.

Rühma sond oli ahvide ajupiirkonnas, mis tuvastab spetsiaalselt visuaalse maailma ühe osa. Ahve oli koolitatud pöörama tähelepanu vihjele, mis näitas, et miski nägemisvälja konkreetses osas - ütleme paremas ülanurgas või vasakus alanurgas - hakkab veidi muutuma. Ahvid said siis maiuse, kui nad õigesti tuvastasid, et on seda muutust näinud.

Kui meeskond andis märku, kus muutused võivad aset leida, hakkasid veergu kuuluvad neuronid, kes tajuvad seda maailma osa, veetma rohkem aega aktiivses olekus.

Sisuliselt jätkasid nad kõik riikide vahel ühtset lehitsemist, kuid kui nad tähelepanu pöörasid, veetsid nad rohkem aega aktiivses olekus. Kui stiimuli muutus saabus siis, kui rakud olid aktiivsemas olekus, tuvastas ahv ka muutuse õigemini.

"Ahv suudab väga hästi tuvastada stiimulimuutusi, kui selle kolonni neuronid on sisse lülitatud, kuid mitte väljalülitatud olekus," ütles Engel. Isegi kui ahv teadis pöörata tähelepanu teatud piirkonnale, siis kui neuronitel oli madalama aktiivsusega tsükkel, jäi ahvil sageli stiimuli muutus puudu.

Engel ütles, et see leid on midagi, mis võib olla tuttav paljudele inimestele. Mõnikord arvate, et pöörate tähelepanu, märkis ta, kuid igatsete siiski asju.

Teadlaste sõnul on leiud seotud ka varasema tööga, kus leiti, et erksamatel loomadel ja inimestel on enamasti laienenud õpilased.

Praeguses töös, kui ajurakud veetsid rohkem aega aktiivses olekus, olid ahvi pupillid ka laienenud. Tulemused näitavad aju sünkroonsete võnkumiste, ülesandele tähelepanu pööramise ja erksuse väliste märkide vahelist vastastikmõju.

"Tundub, et tähelepanu ja erutuse aluseks olevad mehhanismid on üksteisest üsna sõltuvad," ütles Moore.

Uuring toob kaasa uusi küsimusi.

Uurijad ütlevad, et üks uurimus, mis sellest tööst tuleneb, on see, miks neuronid ärkveloleku ajal madalama aktiivsusega seisundisse tsükelduvad. Miks mitte jääda lihtsalt kogu aeg aktiivsesse olekusse?

Üks vastus võiks olla seotud energiaga. "Kogu aeg põlevate neuronitega kaasnevad metaboolsed kulud," ütles Boahen. Aju kasutab palju energiat ja võib-olla annab rakkudele võimaluse istumise energeetiline ekvivalent sooritada, mis võimaldab ajul energiat kokku hoida.

Samuti, kui neuronid on väga aktiivsed, tekitavad nad rakulisi kõrvalsaadusi, mis võivad rakke kahjustada. Engel tõi välja, et madala aktiivsusega seisundid võivad anda aega selle neuronijäätmete puhastamiseks. "Selles artiklis soovitatakse kohti, kust neid vastuseid otsida," ütles Engel.

Allikas: Stanfordi ülikool