Kun olemme syvässä unessa, aivomme aktivoituu ja virtaa suurissa, ilmeisissä aaltoissa, kuten katsomassa ihmiskehon nousua ja istumaan alas urheiluseuran ympärille. On vaikea unohtaa.

Uudet tutkimukset apinoilla havaitsevat, että nämä samat jaksot ovat olemassa kuin unessa, mutta vain pieniä osia istuu ja seisoo yhtenäisenä eikä koko stadionilla. Se on ikään kuin pienet aivojen osat ovat itsenäisesti nukahtaneet ja heräävät takaisin koko ajan.

Lisäksi näyttää siltä, ​​että kun neuronit ovat sykkineet aktiivisemmiksi tai ”päälle”, ne ovat paremmin reagoineet maailmaan. Neuronit viettävät enemmän aikaa myös tilaan kiinnittäessään huomiota tehtävään. Tämä havainto viittaa prosessiin, jotka säätelevät aivojen toimintaa unessa, ja niillä voi olla myös merkitystä.

”Valikoiva huomio on samanlainen kuin aivojen pienten osien tekeminen hieman hereillä”, sanoo Stanfordin yliopiston jatko-opettaja Tatiana Engel ja tutkimuksen johtaja. tiede. Entinen jatko-opiskelija Nicholas Steinmetz oli toinen johtava tekijä, joka suoritti neurofysiologiset kokeet neurobiologian professorin ja yhden vanhimmista tekijöistä koostuvan Tirin Mooren laboratoriossa.

Nastat ja neuronit

Näiden äskettäin havaittujen syklien ymmärtäminen edellyttää vähän tietää, miten aivot on järjestetty. Jos olisit pistää nastan suoraan aivoihin, kaikki aivosolut, joihin osuitte, vastaisivat samantyyppisiin asioihin. Yhdessä sarakkeessa ne voivat kaikki vastata visuaalisen kentän tietyssä osassa oleviin esineisiin - esimerkiksi oikeaan yläkulmaan.

Joukkue käytti mitä herkkään nastoja, jotka voivat tallentaa aktiivisuutta aivojen neuronien sarakkeesta. Aiemmin ihmiset olivat tienneet, että yksittäiset neuronit käyvät läpi enemmän tai vähemmän aktiivisia vaiheita, mutta tämän koettimen kanssa he näkivät ensimmäisen kerran, että kaikki tietyn sarakkeen neuronit pyörivät yhdessä ampumalla hyvin nopeasti ja ampumalla paljon hitaammin korko, joka on samanlainen kuin unen koordinoidut syklit.

”Aikana ollessaan neuronit alkavat ampua nopeasti”, sanoo biotekniikan ja sähkötekniikan professori Kwabena Boahen ja paperin vanhempi kirjoittaja. ”Sitten yhtäkkiä ne vain siirtyvät matalaan ampumisnopeuteen. Tämä kytkeminen päälle ja pois päältä tapahtuu koko ajan, ikään kuin neuronit kääntävät kolikkoa päättääkseen, tulevatko ne olemaan päällä tai pois käytöstä. "

Ne syklit, jotka tapahtuvat sekuntien tai sekuntien murto-osina, eivät olleet niin näkyviä, kun herää, koska aalto ei levitä paljon tämän sarakkeen ulkopuolella, toisin kuin unessa, kun aalto leviää lähes koko aivoissa ja on helppo havaita.

Huomioida

Tiimi totesi, että korkeampi ja matalampi toiminta-tila liittyy kykyyn vastata maailmaan. Ryhmällä oli koetin aivojen alueella apinoilla, jotka tunnistavat spesifisesti yhden osan visuaalisesta maailmasta. Apinat oli koulutettu kiinnittämään huomiota kierteeseen, joka osoittaa, että jotakin visuaalisen kentän tietyssä osassa - oikeassa yläkulmassa, eli vasemmalla tai vasemmalla - oli muuttumassa hieman. Apinat saivat sitten hoitoa, jos he tunnistivat oikein, että he olivat nähneet muutoksen.

Kun joukkue antoi keinon siihen, missä muutos voi tapahtua, sarakkeen neuronit tuntevat, että osa maailmasta alkoi viettää enemmän aikaa aktiiviseen tilaan. Pohjimmiltaan ne kaikki jatkoivat kääntymistä valtioiden välillä yhtenäisesti, mutta he viettivät enemmän aikaa aktiivisessa tilassa, jos he kiinnittivät huomiota. Jos ärsykkeen muutos tuli, kun solut olivat aktiivisemmassa tilassa, apina oli myös todennäköisemmin tunnistanut muutoksen oikein.

”Apina on erittäin hyvä havaitsemaan ärsykkeen muutoksia, kun sarakkeen neuronit ovat olotilassa, mutta eivät pois päältä”, Engel sanoo. Vaikka apina tiesi kiinnittämään huomiota tiettyyn alueeseen, jos neuronit pyörivät alemmalle aktiivisuustilalle, apina usein unohtui ärsykkeen muutoksesta.

Engel sanoi, että tämä havainto on jotain, joka saattaa olla tuttu monille ihmisille. Joskus luulet, että kiinnität huomiota, hän huomautti, mutta et silti jätä asioita.

Tiedemiehet totesivat, että havainnot liittyvät myös aikaisempaan työhön, jossa todettiin, että enemmän hälyttäviä eläimiä ja ihmisiä on enemmän laajennettuja oppilaita. Nykyisessä työssä, kun aivosolut viettivät enemmän aikaa aktiivisessa tilassa, apinan oppilaat olivat myös laajempia. Tulokset osoittavat aivojen synkronisten värähtelyjen välistä vuorovaikutusta, huomiota tehtävään ja ulkoisia merkkejä valppaudesta.

”Vaikuttaa siltä, ​​että huomion ja kiihottumisen taustalla olevat mekanismit ovat melko toisistaan ​​riippuvaisia”, Moore sanoo.

Säästääkö se energiaa?

Tässä työssä esiin tuleva kysymys on se, miksi neuronit kiertävät alemman aktiivisuuden tilaan, kun olemme hereillä. Miksi ei vain pysy aktiivisemmassa tilassa koko ajan siinä tapauksessa, että saberhammas tiikeri hyökkää?

Yksi vastaus voisi liittyä energiaan. ”Neuronien polttamiseen liittyy koko ajan aineenvaihdunnan kustannuksia”, Boahen sanoo. Aivot käyttävät paljon energiaa ja saattavat antaa soluille mahdollisuuden tehdä energinen ekvivalentti istuessaan sallii aivojen säästää energiaa.

Lisäksi, kun neuronit ovat hyvin aktiivisia, ne tuottavat solun sivutuotteita, jotka voivat vahingoittaa soluja. Engel huomautti, että alhaisen aktiivisuuden tilat voisivat antaa aikaa selvittää tämän hermoston jätteen.

”Tämä artikkeli ehdottaa paikkoja etsiä näitä vastauksia”, Engel sanoo.

Tietoja Tekijät

Muita yhteistyökumppaneita ovat Newcastlen yliopiston kollegat. Rahoitusta saivat NIH, Stanford NeuroVentures, HHMI, MRC ja Wellcome Trust.

Lähde: Stanfordin yliopisto

Liittyvät kirjat:

at InnerSelf Market ja Amazon