اخیرا محققان، علوم فیزیک و زیستشناسی را در مطالعهای ترکیب کردهاند تا دلیل علمی خوابیدن را توضیح دهند.
به گزارش تکناک، محققان با مشاهده مغز مانند یک کامپیوتر بیولوژیکی که منابع آن در هنگام بیداری تخلیه می شود، نشان دادند که خواب، سیستم عامل مغز را بازنشانی می کند و آن را به حالت ایده آل برای بهینه سازی تفکر و پردازش باز می گرداند.
سوالی که دانشمندان و محققان مرور می کنند این است که دلیل علمی خوابیدن ما انسان ها چیست؟ برآوردن این نیاز اساسی چه چیزی را محقق می کند؟ اگر شما گوگل می کنید: چرا ما می خوابیم؟ از منابع مختلف پاسخ های مختلفی دریافت خواهید کرد. برخی می گویند خواب سموم را از مغز دفع می کند، برخی دیگر می گویند که این کار به ترمیم و تجدید انرژی بدن کمک می کند یا برای شکل گیری خاطرات طولانی مدت بسیار مهم است.
اکنون مطالعه محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس اولین شواهد مستقیمی را ارائه کردهاند که ممکن است به این سوال اساسی پاسخ دهد.
کیت هنگن، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: مغز مانند یک رایانه بیولوژیکی است. هدف اصلی خواب، بازگرداندن حالت محاسباتی بهینه است.
مقایسه مغز با یک رایانه پیچیده کار چندان دشواری نیست. هم مغز و هم رایانه از سیگنال های الکتریکی برای انتقال اطلاعات استفاده می کنند، حافظه بلند مدت مانند یک هارد دیسک برای ذخیره و بازیابی است و نورون های ما شبیه مدار هستند. در رایانه یک از فرآیندهای انحصاری منابع مختلف در پس زمینه وجود دارد که می تواند به مرور زمان باعث کند شدن آن شود. با به کارگیری فرضیه بحرانی، محققان در مطالعه حاضر این نظریه را مطرح کردند که مغز نیز مشابه رایانه عمل می کند.
در زمینه فیزیک، فرضیه بحرانی سیستم پیچیده ای را توصیف می کند که در نقطه تعادل بین نظم و آشوب قرار دارد. فیزیکدانان برای اولین بار مفهوم فرضیه بحرانی را در اواخر دهه 1980 توسعه دادند.
رالف وسل، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: طبق فرضیه بحرانی، کل سیستم به شکلی بسیار پیچیده سازمان داده میشود.
محققان با به کارگیری فرضیه بحرانی در مغز، هر نورون را با پیروی از قوانین بسیار اساسی به دانه های شن بهطور جداگانه تشبیه کردند. اگر نورون ها به نقطه شیرین بین نظم بیش از حد و آشوب بیش از حد برسند، به مرحله بحرانی می رسند و در آنجاست که پردازش اطلاعات مغز به حداکثر می رسد.
نظریه بحرانی چیزی است که هنگن و وسل در سال 2019 بررسی کردند و نشان دادند که مغز به طور فعال برای حفظ بحران کار می کند. در مطالعه حاضر، آنها و محققان دیگر تلاش کردند تا عملکرد خواب را در چارچوب فرضیه بحرانی درک کنند. آنها پاسخ های الکتروفیزیولوژیک تک نورون ها را در قشر بینایی موش های جوان در حالی که آزادانه چرخه خواب و بیداری عادی خود را انجام می دادند، اندازه گیری کردند.
هنگن گفت: شما می توانید آبشارهای کوچک فعالیت را از طریق شبکه عصبی دنبال کنید. در شرایط بحرانی، بهمن های عصبی در اندازهها و مدتهای مختلف ممکن است رخ دهند.
محققان یک سری بهمنهای عصبی را با اندازه های مختلف در موش هایی مشاهده کردند که به تازگی از خواب ترمیم کننده بیدار شده بودند. در طول دورههای بیداری، حجم این بهمنهای عصبی کوچکتر و کوچکتر شد و محققان به این نتیجه رسیدند که با بررسی توزیع بهمن های عصبی می توانند زمان خواب یا بیدار شدن موش ها را پیش بینی کنند. زمانی که اندازه این بهمنهای عصبی به یک نقطه معین کاهش یافت، زمان خواب این حیوانات نزدیک بود.
هنگن میگوید: نتایج نشان میدهد که هر لحظه بیداری، مدارهای مغزی مرتبط را از بحران دور میکند و خواب به تنظیم مجدد مغز کمک میکند.
به طور کلی محققان میگویند که دادههای آنها از نظریه ای پشتیبانی میکند که در آن خواب برای بازگرداندن وضعیت بحرانی که به تدریج در طول بیداری تضعیف شده است، عمل میکند. مشاهدات محققان با فرضیه آنها که حفظ بحرانی بودن خواب، عملکرد اصلی آن را بازسازی میکند، سازگار بود.
