Спонтанные «микро-землетрясения» в мозге помогают вам спать

Мозговая активность, описанная как «микро-землетрясения», колеблется в наших спящих мозгах. Она необходима для того, чтобы мы хорошо отдыхали каждую ночь.

Не случайно эта деятельность называется так: согласно новому исследованию, математические законы, управляющие состоянием сна, аналогичны тем, которые лежат в основе реальных землетрясений.

Каждую ночь ваш мозг переходит от света к глубокому сну в несколько этапов. Этот цикл происходит каждые 90 минут, и у каждого этапа есть своя задача, например, чтобы вы хорошо отдохнули или помогли мозгу укрепить память. Наш мозг самопроизвольно переходит из стадии в стадию – феномен, который , по словам физика Бостонского университета Пламена Иванова, пока необъясним.

«Сегодня, несмотря на весь прогресс в медицине сна и нейробиологии сна, мы на самом деле не знаем, почему у нас происходят переходы стадии сна», – говорит Иванов. «Эти переходы происходят в разное время, но с похожими характеристиками».

Иванов является старшим автором исследования, опубликованного недавно в PLOS Computational Biology, в котором объясняется, почему наш мозг внезапно переключается с одной стадии сна на другую. Исследователи обнаружили, что активность в спящем мозге следует паттернам, которые чрезвычайно редки в природе и в нейробиологии. Но эти закономерности связаны с одним конкретным явлением: землетрясениями.

Стадии сна традиционно определяются особыми типами мозговых волн; или «корковыми ритмами». Корковые ритмы представляют собой одно из самых захватывающих коллективных явлений, возникающих в результате самоорганизованной синхронной активности больших популяций нейронов, и постоянно связаны со сложными функциями мозга и различными физиологическими состояниями, такими как сон и бодрствование. Например, глубокий сон в значительной степени определяется дельта-волнами, тогда как тета-волновой сон связан с более ранними стадиями сна.

Но существует не только один тип волн. Иванов объясняет, что даже во время глубокого сна у вас есть всплески других ритмов, кроме дельта-волн.

Иванов сделал чрезвычайно подробный статистический анализ того, как происходят эти «всплески» различных волн и как они влияют на стадии сна. Это привело к открытию, что быстрые вспышки тета-волн сопровождаются «активной фазой» мозговой активности. Затем внезапно появляются всплески дельта-волн, за которыми следует «спокойная» фаза относительной бездеятельности.

«Очень редко эти два типа динамики могут существовать в одном процессе», – объясняет Иванов.

Ученые говорят, что эти результаты объясняют, «как возможно иметь такие спонтанные переходы в течение ночи между стадиями сна без каких-либо внешних возмущений». Это из-за «внутренней самоорганизации системы».

Иванов также утверждает, что эта работа подчеркивает нервную акробатику, которую наш мозг делает каждый раз, когда мы засыпаем. Эти всплески волн-изгоев необходимы для того, чтобы спящие тела находились в состоянии глубокого покоя и все еще проходили через необходимые ритмы.

«Удивительно, что эти процессы могут сосуществовать», – говорит он. «Это как связать две крайности».

Наш мозг развил естественный цикл сна с его собственным внутренним способом соблюдать график. Странно, что он это делает, используя те же законы, которые управляют грохотом гигантских тектонических плит вокруг нашей родной планеты.

Вас также может заинтересовать:

Темная сторона искусственного света

Новый метод сна усиливает способность мозга сохранять воспоминания