دانشمندان برای اولین بار کشف کردهاند که بخش کوچکی از مغز ما در زمان بیداری، خوابهای کوتاهمدتی دارد و در حالت خواب بخشهایی از آن بیدار میشوند.
بهگزارش تکناک، دانشمندان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس (WashU) و دانشگاه کالیفرنیا در سانتا کروز (UCSC) این یافتهها را به طور تصادفی کشف کردند و ممکن است درک ما از اختلالات مرتبط با خواب را تغییر دهد و راههای جدیدی برای درمان بیماریهای نورودژنراتیو و نورودولوپمنتال به همراه داشته باشد.
محققان در این کشف خود متوجه شدند که چگونه امواج مغزی در یک ناحیۀ کوچک از مغز به صورت ناگهانی برای چند ثانیه در زمانی که ما بیدار هستیم، خاموش میشوند. در همین منطقۀ مغزی زمانی که ما خواب هستیم، آن امواج مغزی ناگهان فعال میشوند.
کیت هنگن، یکی از محققان این مطالعه گفت: «خواب یا بیداری بزرگترین عامل تعیینکنندۀ رفتار ما انسانها است، بنابراین باید بهترین تعریف از خواب و بیداری را به دست آوریم.»
تاکنون، حالتهای خواب و بیداری با الگوهای کلی امواج مغزی تعریف شدهاند که وقتی بیدار هستیم شامل امواج آلفا، بتا و تتا است و زمانی که بیدار نیستیم شامل امواج دلتا میباشد.
در یک مطالعۀ چهار ساله که حجم عظیمی از دادههای الکتروفیزیولوژی را جمعآوری کرد، دانشمندان ولتاژ امواج مغزی را در 10 ناحیۀ مختلف مغز موشها ثبت کردند. آنها طی چند ماه فعالیت را در گروههای کوچکی از نورونها تا میکروثانیه ردیابی کردند. سپس این دادهها توسط یک شبکۀ عصبی مصنوعی تجزیه و تحلیل شدند تا الگوها را انتخاب کند و ناهنجاریهای میکروثانیهای را که مطالعات انسانی تاکنون بررسی نکردهاند، جدا نماید.
دیوید هاسلر، یکی دیگر از محققان این مطالعه اعلام کرد: «ما اطلاعاتی را در سطحی از جزئیات میبینیم که بیسابقه است.»
دانشمندان از طریق یادگیری ماشینی، دادههای فعالیت مغز را در طول میلیثانیه بررسی کردند و متوجه شدند که به نظر میرسد فعالیت سریع میان چند نورون در یک ناحیه برای خواب ضروری است، که اغلب با امواج دلتا با حرکت آهسته نشان داده میشود.
دیوید پارکس، محقق دانشگاه UCSC گفت: «ما تمام اطلاعاتی را که دانشمندان علوم اعصاب برای درک، تعریف و تجزیه و تحلیل خواب در قرن گذشته استفاده کرده بودند، جمعآوری کردیم و از خود پرسیدیم آیا این مدل میتواند تحت این شرایط یاد بگیرد؟ این کار به ما امکان داد تا سیگنالهایی را که قبلاً درک نکرده بودیم، بررسی کنیم.»
دادهها نشان میداد، زمانی که ما بیدار هستیم، در آن ناحیۀ کوچک از مغز، چند نورون به حالت خواب تغییر میکنند، در حالی که باقی ارگانها به طور عادی به کار خود ادامه میدهند.
محققان تلاش کردند تا ببینند که در صورت وجود، چه واکنش فیزیکی را میتوان در طول این چرتهای کوچک چند ثانیهای مشاهده کرد. آنها از دیدن اینکه موشها برای مدت کوتاهی به خواب رفتند، شگفتزده شدند و در طول خواب، آن ناحیۀ مغزی در این حیوانات فعال بود.
کیت هنگن بیان کرد: «من فکر میکنم این الگوها، تمایز بین حالت خواب و بیداری در کل بدن حیوان را آشکار میکنند.»
این یافتهها ممکن است بینشهای جدیدی را در مورد مشکلات مرتبط با خواب نامنظم ارائه دهند و هدف جدیدی برای درمان بیماریهای عصبی و تکاملی به همراه داشته باشد.
هنگن تصریح کرد: «این یافته به ما یک دیدگاه بسیار عمیق میدهد که به کمک آن میتوانیم به سؤالات مربوط به بیماریها و اختلالات خواب بپردازیم. هرچه بیشتر درک کنیم که خواب و بیداری چیست، بیشتر میتوانیم به مشکلات بالینی و بیماریهای مرتبط با آن بپردازیم.»
این مطالعه در مجلۀ Nature Neuroscience منتشر شده است.
