Az agy részei offline állapotban, ébren vagyunk

Új kutatások szerint az agy egyes részei természetesen ébren is be- és kikapcsolnak. A Stanford Egyetem kutatói úgy vélik, hogy ez beavatkozásokhoz vezethet annak biztosítására, hogy az általunk használt agyterületek on-line módon működjenek és teljes kapacitással teljesítsenek.

A tudós elmagyarázza, hogy amikor mély álmunkban vagyunk, agyunk tevékenysége nagy, nyilvánvaló hullámokban csökken és áramlik, mintha egy emberi test hulláma emelkedne fel és ülne le egy sportstadion körül. Nehéz kihagyni.

Az új tanulmányban a kutatók felfedezték, hogy ugyanazok a ciklusok léteznek ébren, mint alvás közben, de csak kis szakaszok ülnek és állnak egyhangúlag, nem pedig az egész stadion. Mintha az agy apró részei egymástól függetlenül elaludnának és ébrednének.

Ráadásul úgy tűnik, hogy amikor az idegsejtek aktívabb vagy „bekapcsolt” állapotba kerülnek, akkor jobban reagálnak a világra. Az idegsejtek több időt töltenek az állapotban, amikor odafigyelnek egy feladatra. Ez a megállapítás azt sugallja, hogy az alvás közbeni agyi aktivitást szabályozó folyamatok szintén szerepet játszhatnak a figyelemben.

"A szelektív figyelem hasonlít az agy kis részeinek kissé ébrenlétére" - mondta Tatiana Engel, Ph.D., posztdoktori munkatárs és a kutatás társszerzője, a közelmúltban megjelent Tudomány.

Nicholas Steinmetz volt végzős hallgató a másik társszerző, a neurofiziológiai kísérleteket Dr. Tirin Moore, a neurobiológiai professzor és az egyik vezető szerző laboratóriumában végezték.

Ezen újonnan felfedezett ciklusok megértéséhez egy kicsit meg kell tudni az agy szerveződését.

Ha egy csapot szúrna közvetlenül az agyba, az összes agysejt, amelyet eltalálna, azonos típusú dolgokra reagálna. Az egyik oszlopban előfordulhat, hogy a vizuális mező egy adott részén lévő objektumokra reagálnak - például a jobb felső sarokban.

A csapat nagyon érzékeny csapok készletét használta, amelyek rögzíteni tudják az agy neuronoszlopának aktivitását.

A múltban az emberek tudták, hogy az egyes idegsejtek többé-kevésbé aktívak fázisain mennek keresztül, de ezzel a szondával először látták, hogy egy adott oszlopban található összes idegsejt együtt ciklikusan gyorsan lő, majd egy sokkal lassabb, hasonlóan az alvás koordinált ciklusaihoz.

"Állapot alatt az idegsejtek mind gyorsan tüzelni kezdenek" - mondta Dr. Kwabena Boahen, a Stanford biomérnöki és villamosmérnöki professzora és a tanulmány egyik vezető szerzője.

- Aztán hirtelen csak alacsony lősebességre váltanak. Ez a be- és kikapcsolás folyamatosan történik, mintha az idegsejtek egy érmét csapkodnának, hogy eldöntsék, be- vagy kikapcsolják-e őket.

Azok a ciklusok, amelyek másodpercek vagy másodpercek sorrendjében fordulnak elő, ébren nem voltak annyira láthatóak, mert a hullám nem terjed túl az oszlopon túlra, ellentétben az alvással, amikor a hullám szinte az egész agyon átterjed, és könnyen áttekinthető. felismerni.

A csoport megállapította, hogy a magasabb és alacsonyabb aktivitású állapotok a világra való reagálás képességéhez kapcsolódnak.

A csoport szondája majmok agyi régiójában volt, amely kifejezetten érzékeli a vizuális világ egyik részét. A majmokat arra képezték ki, hogy figyeljenek egy jelzésre, amely jelzi, hogy a látómező egy bizonyos részén - mondjuk a jobb felső sarokban vagy a bal alsó részen - valami kissé megváltozni készül. A majmok ezután kaptak egy csemegét, ha helyesen azonosították, hogy látták ezt a változást.

Amikor a csapat utalt arra, hogy hol fordulhat elő változás, az oszlopon belüli idegsejtek, amelyek érzékelik a világ egy részét, mind több időt töltöttek aktív állapotban.

Lényegében mindannyian egységesen folytatták az államok közötti lapozgatást, de több időt töltöttek aktív állapotban, ha odafigyeltek. Ha az inger változás akkor következett be, amikor a sejtek aktívabb állapotban voltak, akkor a majom nagyobb valószínűséggel azonosította a változást.

"A majom nagyon jól képes észlelni az ingerváltozásokat, amikor az adott oszlopban lévő idegsejtek bekapcsolt állapotban vannak, de nincsenek kikapcsolt állapotban" - mondta Engel. Még akkor is, amikor a majom tudott figyelni egy adott területre, ha az alacsonyabb aktivitású állapotba kerülő idegsejtek a majom gyakran elmulasztotta az ingerváltozást.

Engel szerint ez a megállapítás sok ember számára ismerős lehet. Néha azt gondolja, hogy figyel, mutatott rá a nő, de akkor is hiányozni fognak a dolgok.

A tudósok szerint az eredmények egy korábbi munkához is kapcsolódnak, amely szerint az éberebb állatoknak és embereknek általában nagyobb a pupillájuk.

A jelenlegi munkában, amikor az agysejtek több időt töltöttek aktív állapotban, a majom pupillái is jobban kitágultak. A megállapítások kölcsönhatást mutatnak be az agy szinkron rezgései, a feladatra való figyelem és az éberség külső jelei között.

"Úgy tűnik, hogy a figyelem és az izgalom hátterében álló mechanizmusok meglehetősen kölcsönösen függenek egymástól" - mondta Moore.

A kutatás új kérdéseket vet fel.

A nyomozók szerint az egyik vizsgálat, amely ebből a munkából származik, az az oka, hogy az idegsejtek alacsonyabb aktivitási állapotba kerülnek, amikor ébren vagyunk. Miért ne maradhatna mindig aktívabb állapotban?

Az egyik válasz vonatkozhat az energiára. "Az állandóan tüzelő idegsejtek anyagcsere költségekkel járnak" - mondta Boahen. Az agy rengeteg energiát használ fel, és lehetõséget adva a sejteknek arra, hogy elvégezzék a leülés energetikai egyenértékét, lehetõvé teszi az agy energiamegtakarítását.

Továbbá, ha az idegsejtek nagyon aktívak, akkor olyan sejtes melléktermékeket hoznak létre, amelyek károsíthatják a sejteket. Engel rámutatott, hogy az alacsony aktivitású állapotok időt nyújthatnak ennek az idegsejt-hulladéknak a kitisztítására. "Ez a cikk olyan helyeket javasol, ahol ezeket a válaszokat meg kell keresni" - mondta Engel.

Forrás: Stanford Egyetem