Naujos įžvalgos apie miegą atskleidžia mechanizmus, turinčius didelę reikšmę smegenų galiai didinti

Naujos įžvalgos apie miegą atskleidžia mechanizmus, turinčius didelę reikšmę smegenų galiai didinti

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Nors gerai žinoma, kad miegas pagerina pažinimo veiklą, pagrindiniai nerviniai mechanizmai, ypač susiję su greito akių judėjimo (NREM) miegu, iš esmės lieka neištirti. Naujas Rice universiteto ir Hiustono metodistų nervų sistemų atkūrimo centro ir Weill Cornell medicinos koledžo mokslininkų grupės tyrimas, kurį koordinavo Rice's Valentin Dragoi, vis dėlto atskleidė pagrindinį mechanizmą, pagal kurį miegas pagerina neuronų ir elgsenos veiklą, galinčią pakeisti mūsų pagrindinius dalykus. supratimas, kaip miegas didina smegenų galią.

Tyrimas, paskelbtas m Mokslasatskleidžia, kaip NREM miegas – lengvesnis miegas, kurį žmogus patiria, pavyzdžiui, miegant – skatina smegenų sinchronizavimą ir pagerina informacijos kodavimą, nušviečiant šią miego stadiją. Tyrėjai pakartojo šiuos efektus invazinės stimuliacijos būdu, o tai rodo daug žadančių ateities neuromoduliacijos terapijų galimybes žmonėms. Šio atradimo pasekmės potencialiai atveria kelią naujoviškiems miego sutrikimų gydymo metodams ir netgi metodams, padedantiems pagerinti pažinimo ir elgesio efektyvumą.

Tyrimas apėmė nervinio aktyvumo tyrimą keliose makakų smegenų srityse, o gyvūnai atliko vizualinės diskriminacijos užduotį prieš ir po 30 minučių NREM miego. Naudodami kelių elektrodų matricas, tyrėjai užfiksavo tūkstančių neuronų aktyvumą trijose smegenų srityse: pirminėje ir vidutinio lygio regėjimo žievėje ir dorsolaterinėje prefrontalinėje žievėje, kurios yra susijusios su regėjimo apdorojimu ir vykdomosiomis funkcijomis. Siekdami patvirtinti, kad makakos miegojo NREM, mokslininkai naudojo polisomnografiją, kad stebėtų jų smegenų ir raumenų veiklą kartu su vaizdo analize, kad įsitikintų, jog jų akys buvo užmerktos ir kūnas atsipalaidavęs.

Rezultatai parodė, kad miegas pagerino gyvūnų našumą atliekant vizualinę užduotį ir padidino tikslumą skiriant pasuktus vaizdus. Svarbu tai, kad šis pagerėjimas buvo būdingas tiems, kurie iš tikrųjų užmigo – makakos, kurios ramiai pabudo ir neužmigdavo, neparodė tokio paties našumo padidėjimo.

„Miego metu stebėjome žemo dažnio delta bangų aktyvumo padidėjimą ir sinchroninį neuronų šaudymą skirtinguose žievės regionuose“, – sakė pirmoji autorė dr. Natasha Kharas, buvusi Dragoi laboratorijos tyrėja ir dabartinė Weill Cornell neurologinės chirurgijos rezidentė. „Tačiau po miego neuronų veikla tapo labiau desinchronizuota, palyginti su prieš miegą, todėl neuronai galėjo veikti savarankiškai. Dėl šio pokyčio pagerėjo informacijos apdorojimo tikslumas ir vizualinių užduočių atlikimas.”

Tyrėjai taip pat imitavo nervinį miego poveikį žemo dažnio elektriniu regos žievės stimuliavimu. Jie taikė 4 Hz stimuliaciją, kad imituotų delta dažnį, pastebėtą NREM miego metu, kai gyvūnai buvo pabudę. Ši dirbtinė stimuliacija atkartojo desinchronizacijos efektą, pastebėtą po miego, ir panašiai pagerino gyvūnų užduočių atlikimą, o tai rodo, kad specifiniai elektrinės stimuliacijos modeliai gali būti naudojami siekiant imituoti kognityvinę miego naudą.

„Šis atradimas yra reikšmingas, nes leidžia manyti, kad kai kurie atkuriamieji ir našumą gerinantys miego efektai gali būti pasiekti be tikro miego“, – sakė Dragoi, tyrimo bendraautorius, Rice, Rosemary elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius. ir Daniel J. Harrison III prezidento išskirtinė neuroprotezavimo katedra Hiustono metodistų ir neurologijos profesorius Weill Cornell. „Gebėjimas atkurti miegą primenančią nervų desinchronizaciją pabudimo būsenoje atveria naujas galimybes pagerinti pažinimo ir suvokimo našumą situacijose, kai neįmanoma užmigti, pavyzdžiui, asmenims, turintiems miego sutrikimų arba sunkinančiomis aplinkybėmis, tokiomis kaip kosmoso tyrinėjimas.

Tyrėjai toliau tyrė savo išvadas kurdami didelį neuroninio tinklo modelį. Jie išsiaiškino, kad miego metu smegenyse susilpnėja ir sužadinimo, ir slopinimo ryšiai, tačiau jie tai daro asimetriškai, todėl slopinamieji ryšiai yra silpnesni nei sužadinimo ryšiai, o tai sukelia sužadinimo padidėjimą.

„Mes atradome nuostabų sprendimą, kurį smegenys naudoja po miego, kai užduotyje dalyvaujančios nervų populiacijos sumažina savo sinchronijos lygį po miego, nepaisant to, kad miego metu gauna sinchronizavimo įvestis“, – sakė Dragoi.

Idėja, kad NREM miegas tokiu būdu veiksmingai „pakelia“ smegenis ir kad šį atstatymą galima imituoti dirbtinai, suteikia galimybę plėtoti terapinius smegenų stimuliavimo metodus, siekiant pagerinti pažinimo funkciją ir atmintį.

„Mūsų tyrimas ne tik pagilina mūsų mechaninį supratimą apie miego vaidmenį kognityvinėje funkcijoje, bet ir atveria naują pagrindą, parodydamas, kad tam tikri smegenų stimuliavimo modeliai gali pakeisti kai kuriuos miego privalumus, nukreipdami į ateitį, kurioje galėtume pagerinti smegenų funkciją nepriklausomai nuo paties miego. “, – sakė Dragoi.