0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Содержание

Ученые обнаружили главный секрет сна

Нейробиологи подобрались к разгадке тайны сна

Подобно островам, торчащим из гладкой поверхности океана, сновидения пронзают наш сон бессвязными эпизодами сознания. Откуда появляются эти обрывки мыслей в спящем мозгу — этот вопрос давно беспокоит ученых и философов. Десятки лет ученые связывали сны с фазой быстрого движения глаз (БДГ), когда отдыхающий мозг парадоксальным образом производит высокочастотные мозговые волны, которые очень похожи на те, что рождаются во время бодрствования.

И все же сны мы видим не только во время БДГ. Несколько странных исследований обнаружили признаки сновидений во время не-БДГ-сна, когда в мозге царит медленноволновая активность — противоположная тревожному, активному, сознательному состоянию. И вот, благодаря исследованию, которое было опубликовано в Nature Neurosciece, мы, похоже, начали нащупывать ответ на каверзную дилемму.

Тщательно отслеживая мозговые волны спящих добровольцев, группа ученых из Университета штата Висконсин точно определили локальную «горячую точку» в мозге, которая активируется, когда мы спим, независимо от фазы сна, в которой находится человек.

«Вы действительно можете определить подпись спящего мозга», говорит автор исследования доктор Франческа Сиклари.

Более того, используя алгоритм, разработанный на основании ее наблюдений, группа ученых смогла точно предсказать, когда человек спит, с 90% точностью, и еще…

…и здесь самое интересное…

…приблизительно разобрать содержание снов.

«Мы выяснили, что спящий мозг и бодрствующий мозг могут быть намного более похожи, чем представлялось», говорит Сиклари.

Это исследование не только открывает дверь для моделирования снов для терапии ПТСР, но и может помочь ученым нащупать ниточку к тайне сознания.

«Важность этой статьи просто поразительна», говорит доктор Марк Благров из Университета Суонси в Уэльсе, не принимавший участия в исследовании.

Анатомия сна

В ходе полноценного ночного цикла сна мы проходим через разные стадии, характеризующиеся отличительными картинами работы мозга. Ученые часто используются ЭЭГ, чтобы точно захватывать каждую стадию сна, что включает размещение 256 электродов на черепе человека и последующее отслеживание числа и размеров мозговых волн на разных частотах.

Когда мы начинаем дремать, наши мозги демонстрируют низкочастотную активность, которая проходит по всей поверхности. Эти волны сигнализируют, что нейроны находятся в «спокойном состоянии» и не способны коммуницировать между областями мозга — поэтому низкочастотную активность часто связывают с потерей сознания.

Эти медленные колебания не-БДГ-сна в конечном итоге переходят в высокочастотную активность, сигнализирующую о переходе в фазу быстрого движения глаз. Эта фаза сна часто ассоциируется с яркими сновидениями — и эта связь так глубоко укоренилась в исследовании сна, что случаи фазы БДГ без сновидений или сны в фазе не-БДГ зачастую игнорировались как странности.

Оказывается, эти странные случаи намекали нам, что наше нынешнее понимание нейробиологии сна — не полное.

Ловцы сновидений

Чтобы пересмотреть эти парадоксальные результаты, Сиклари и ее команда отслеживали активность мозга 32 добровольцев при помощи ЭЭГ и будили их в течение ночи с произвольными интервалами. Затем ученые спрашивали сонных участников, снилось ли им что-то, и если да, что именно снилось. В общей сложности это происходило 200 раз за ночь.

Но вместо того, чтобы увидеть глобальное смещение активности, связанное со сном, ученые с удивлением обнаружили область мозга в задней части головы, которая динамически смещала свою активность на основе возникающих сновидений.

Сны были связаны с уменьшением низкочастотных волн в «горячей зоне» и с увеличением высокочастотных волн, отражающих высокие темпы нейронных активаций и активности мозга. Это было своего рода пробуждением, независимым от стадии сна или общей активности мозга.

«Все указывает на то, что необходима очень ограниченная, четко очерченная активация мозга для генерации сознательного опыта», говорит Сиклари. «До сих пор мы думали, что для генерации сознательного опыта должны активироваться большие области мозга».

То, что горячая зона подключается к действию во время сна, имеет определенный смысл. Предыдущие работы показали, что стимулирование этих областей мозга при помощи электрода может вызвать чувство пребывания «в параллельном мире». Эта горячая зона также содержит участки, которые интегрируют сенсорную информацию для построения виртуальной модели мира вокруг нас. Такого рода моделирование закладывает фундамент для множества наших воображаемых миров, и эта горячая зона отлично приспособлена для этого дела», говорят авторы.

Читать еще:  Яд опаснейшего паука поможет при импотенции

Если активная горячая зона на самом деле представляет собой «сигнатуру сна», ее активность должна быть в состоянии сказать, спит ли человек в конкретно заданный момент. Авторы создали алгоритм на основании своих результатов и проверили его точность на отдельной группе людей.

«Мы будили их всякий раз, когда алгоритм говорил нам, что они спят, всего 84 раза», пишут исследователи.

В общей сложности этот алгоритм показал 90-процентную точность анализа присутствия сна — даже в тех случаях, когда участники эксперимента не помнили содержимое своих снов, но были уверены, что спали.

Читающие сны

Поскольку горячая зона содержит участки, которые обрабатывают визуальную информацию, ученые задумались, можно ли получить доступ к содержимому снов испытуемых при помощи ЭЭГ-считываний.

Сны могут быть исключительно осязаемыми, с разворачивающимися событиями, либо полностью абстрактными, как свободная фантазия, говорят ученые. Лица, места, движения и речь — все это привычные компоненты снов, которые обрабатываются легко выявляемыми регионами горячей зоны, поэтому исследователи решили сосредоточиться на этих аспектах.

Что примечательно, добровольцы, которые рассказывали, что говорили в своих снах, демонстрировали активность в областях мозга, отвечающих за речь; а те, кому снились люди, демонстрировали активность в центрах распознавания лиц.

«Это говорит о том, что сны используют все те же области мозга, что и сознательный опыт во время бодрствования, для определенного содержимого», говорит Сиклари, отмечая, что ранее исследования могли показать это только на примере «зоны сумерек», переходной между сном и бодрствованием.

Наконец, ученые заинтересовались, что происходит, когда мы спим, но не помним конкретных деталей. Оказалось, что у этого странного состояния есть отдельная ЭЭГ-подпись: запоминание деталей сна было связано со всплеском высокочастотной активности в передних областях мозга.

Рождаются интересные вопросы, например, отвечают ли фронтальные доли мозга за осознанные сновидения, особое состояние, когда люди понимают, что спят и могут менять содержимое сна.

Пробуждение жизни

Ученые пока не могут объяснить, что активирует горячую зону во время сна, но ответы могут подсказать нам, есть ли у сна биологическое назначение, например, переработка воспоминаний в крупные понятия о мире.

Картирование активности спящего мозга может также привести к появлению способов напрямую манипулировать нашими снами, используя неинвазивные процедуры, например, транскраниальную стимуляцию током. Введение в состояние сна может помочь людям с бессонницей, а разрушение тревожного сна может помочь пациентам с ПТСР лучше высыпаться.

Доктор Джуло Тонони, ведущий автор исследования, считает, что последствия этого исследования выходят далеко за рамки сна.

«Мы смогли сравнить, как ведет себя спящий мозг по сравнению с бодрствующим. Это исследование может стать ценной моделью для исследования сознания», говорит он.

Лучшее, что вы можете сделать для своего здоровья, — хорошо высыпаться. Ученые обнаружили, что сон восстанавливает поврежденную ДНК

Ни для кого не секрет, что сон очень важен для нормальной жизнедеятельности и функционирования организма. Он необходим нам для поддержания и сохранения физического, психического и эмоционального здоровья. Ученым также удалось установить, что движение хромосом, когда мозг отдыхает, позволяет клеткам восстанавливать ДНК.

Компенсация дневного ущерба

Эрнест Хемингуэй не зря ценил сон. Не акцентируясь на отдыхе и здоровье, романист рассматривал сон как форму ограничения ущерба. «Я люблю спать, — сказал он однажды. — Моя жизнь имеет тенденцию разваливаться, когда я просыпаюсь».

Наблюдение автора может оказаться вернее, чем он себе представлял. Ученые обнаружили, что поврежденная ДНК накапливается в клетках мозга в дневное время, а восстанавливается только во время сна.

Ученые считают, что это одна из ключевых причин, по которой нам нужно спать. Автономный период дает организму время навести порядок перед следующим днем, дать нам новый старт, прежде чем мы снова начнем бодрствовать. Для такого универсального действия сон имеет огромные преимущества.

Эксперимент с рыбками

Ученые генетически сконструировали маленьких прозрачных рыбок данио, хромосомы в нейронах которых несли красочные химические метки. Затем исследователи использовали мощный специализированный микроскоп, чтобы наблюдать, как хромосомы перемещаются в нейронах и как часто ДНК разрушается, когда рыба бодрствует и спит.

Когда рыбы бодрствовали, хромосомы не сильно двигались, и сломанные нити ДНК накапливались в нейронах как часть нормального износа жизни. Если рыбок лишали сна, например, постукивая по аквариуму, некоторые из нейронов накапливали столько генетического повреждения, что особи были на грани гибели.

Но когда рыбки засыпали, картина изменялась в корне. Ученые заметили, что у спящих рыб хромосомы меняли форму гораздо активнее, а повреждения ДНК в их нейронах резко падали. То же самое произошло, когда исследователи добавили снотворное в резервуар, в результате чего рыбки засыпали днем.

Залог здоровья — крепкий сон

Хромосомы постоянно меняют форму, чтобы естественные механизмы восстановления клеток могли исправить повреждение ДНК в разных точках. Когда вы бодрствуете, ремонтные работы не могут идти в ногу со скоростью, с которой накапливаются повреждения, но в спокойные часы сна механизмы восстановления имеют шанс восполнить нанесенный ущерб.

Читать еще:  ЗОЖ защитит от деменции, но не всех

Таким образом, лучшее, что вы можете сделать для своего здоровья, — хорошо высыпаться.

Это удивительно, потому что мозг переходит в состояние покоя, но во время сна хромосомы двигаются примерно вдвое активнее. Процесс подобен дорожным работам, исправляющим выбоины ночью, когда движение уменьшилось.

Если мы очень устаем, нейроны накапливают так много повреждений, что сигнализируют всему мозгу о необходимости идти спать, чтобы исправить повреждение и избежать попадания в опасную зону.

Обнаружив эффект у рыбок данио, исследователи хотят изучить мышей, чтобы увидеть, соответствуют ли движения хромосом и восстановление ДНК активности мозга, связанной с различными фазами сна у млекопитающих.

Пища для размышлений

В другом исследовании использовались образцы крови, чтобы показать, что лишение сна приводит к большему повреждению ДНК у врачей, работающих посменно. Оба научных проекта показали, как разрывы ДНК накапливаются в часы бодрствования и уменьшаются во время сна, а затем накапливаются снова на следующий день.

Из результатов научных изысканий следует, что хромосомная динамика во время сна играет важную роль в восстановлении поврежденной ДНК. Хотя эти результаты были получены на животных, вместе с другими исследованиями, проведенными на людях, это дает нам пищу для размышлений в отношении выбора образа жизни, изменения рабочих режимов и долгосрочного здоровья.

Помните, что норма сна для взрослого человека составляет 7-9 часов каждые сутки. Младшим школьникам необходимо спать от 9 до 11 часов ежесуточно. Для детей и подростков до 17 лет норма составляет 8-10 часов.

Если же у вас нет возможности спать необходимое количество часов на протяжении рабочей недели, обязательно хорошенько отоспитесь в выходные, хоть это и не является равноценной заменой ежесуточному продолжительному отдыху. Не жертвуйте сном, от него зависят ваше здоровье, самочувствие и работоспособность.

Самые интересные научные достижения в науке о сне за последние несколько лет

Кратко о десяти самых последних открытиях в сомнологии.

Ученые прекрасно знают, насколько важен сон для поддержания здоровья. Проведите пару бессонных ночей, и вы довольно быстро почувствуете раздражительность, недомогание и усталость. По вполне понятным причинам люди в среднем проводят в постели ⅓ своей жизни, и хотя ученые пытаются понять, как ведет себя наше биологическое тело, пока мы спим, в науке о сне все еще остается очень много тайн и загадок.

Исследователи считают, что сон — это четкий последовательный процесс смены фаз, стадий электрической активности мозга, при котором прекращается (частично) работа сознания. Они также знают, что наши биологические часы регулируют привычку организма ко сну. Но почему мы так нуждаемся во сне? Какие хронические заболевания может вызывать нарушение сна?

Последние научные открытия показали, что сон может играть гораздо большую роль в поддержании нашего здоровья, чем ученые считали ранее. Например, специалисты выяснили, что депрессия, ожирение, деменция и даже болезнь Альцгеймера могут развиваться из-за нарушения сна.

СЛИШКОМ МНОГО СНА ВРЕДИТ ЗДОРОВЬЮ ТАК ЖЕ, КАК И НЕДОСЫПАНИЕ

В конце 2018 года были опубликованы первые результаты крупнейшего в мире исследования, посвященного сну. Вывод ученых гласил, что больше спать — не значит лучше, самый оптимальный вариант для здоровья взрослого человека — проводить в постели от семи до восьми часов.

У подопытных, которые спали более восьми часов, были выявлены точно такие же когнитивные нарушения, как у тех, кто спал менее семи часов. Поэтому, если вы не подросток, спать по десять часов в день так же вредно, как и по шесть.

БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА И ДЕМЕНЦИЯ

Последние исследования установили, что беспокойный сон может стать причиной возникновения болезни Альцгеймера. Ученые обнаружили, что при нарушении сна в нервной ткани человека могут накапливаться два токсичных белковых комплекса, которые часто встречаются при нейродегенеративных заболеваниях.

В другой работе ученые обсуждали фазу сна, ответственную за очищение мозга от негативно влияющих на него бета-амилоидов и тау-белков. Было выявлено, что медленный сон является наиболее эффективным для очистки мозга от накопленных за день токсинов. Еще одна работа показала, что у людей, не способных входить в глубокий медленный сон (4-я фаза) и страдающих апноэ во сне (кратковременная остановка дыхания), в мозге накапливается большее количество тау-белка, чем у тех, у кого нет проблем с 4 фазой.

КАК СОН ВОССТАНАВЛИВАЕТ ДНК В КЛЕТКАХ МОЗГА

При помощи микроскопа высокого разрешения, который позволил исследователям наблюдать активность хромосом в пределах одного нейрона у рыбок данио, исследователи обнаружили, что поврежденные молекулы ДНК накапливаются в нейронах, когда рыбки бодрствуют, а когда животные спят, ДНК в клетках восстанавливаются.

Специалисты пока точно не знают, почему накопление повреждений происходит во время бодрствования, однако исследование показало огромную значимость сна для устранения последствий этого процесса.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЕССОННИЦЫ

Некоторые исследования, проведенные в 2018-2019 годах, показали, что чаще причиной бессонницы могут выступать не психологические расстройства или стресс, а генетика. Специалисты обнаружили, что предрасположенность к этому недугу может наследоваться.

Ученые выявили некоторые мутации в геноме, генетические области, а также типы клеток и биологические процессы в мозге человека, которые содействуют генетическому риску развития этого заболевания.

Читать еще:  Фильтр-кофе оказался чемпионом по снижению риска диабета

Если ученые поймут, почему возникает бессонница, они смогут с ней бороться. Хорошо известно, что бессонница способствует падению иммунитета и ухудшению памяти.

ДЕПРЕССИЯ И ПЛОХОЙ СОН

В 2018 году международная группа исследователей обнаружила нейронную основу, представляющую собой «фундамент» связи депрессии с бессонницей. Ученые показали области мозга, в которых у людей с депрессией повышается активность, вызывая тем самым связь между этим недугом и нарушением сна. Это дорсолатеральная префронтальная кора (необходима для работы памяти), предклинье (участок теменной доли, ученые полагают, что нейроны предклинья отвечают за сознание) и латеральная орбитофронтальная кора (участвует в работе механизмов, отвечающих за принятие решений).

СВЯЗЬ МЕЖДУ СНОМ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕМ

Работа, проведенная учеными из штата Пенсильвания, показала, что взрослые люди, которые спят около шести часов в сутки, более склонны к обезвоживанию (нарушению водного баланса), чем те, у кого сон длится восемь часов. Причина этому — регулирующий водный баланс гормон вазопрессин, который организм выделяет в конце цикла сна.

ПЛОХОЙ СОН И ОЖИРЕНИЕ

Исследование, проведенное учеными из Уппсальского университета, выявило два механизма метаболических реакций, ответственных за ожирение и негативное влияние на биологический обмен в тканях организма, которые запускались после недосыпания. Ученые уверены, что эти механизмы также ответственны и за развитие диабета II типа и деградацию мышц.

ПЛОХИЕ НОВОСТИ ДЛЯ “СОВ”

Некоторые ученые считают, что генетика в какой-то степени влияет на наши биологические часы. Несмотря на это, поздний сон может нанести непоправимый вред здоровью того, кто предпочитает ложиться спать поздно. Новое исследование показало, что “совы” на 10% больше рискуют умереть раньше отмеренного им биологического срока, чем “жаворонки”.

НОЧЬ БЕЗ СНА КРАЙНЕ ОПАСНА

Исследователи из Колорадского университета в Боулдере изучали, как на протяжении 24 часов может меняться уровень белка в крови людей, в зависимости от того, в какое время они спят и едят. Результаты показали, что, когда испытуемые не спали всю ночь,
нарушался привычный белковый состав крови. Обычно такие показатели говорят о развитии в организме аутоиммунных заболеваний или бактериальной инфекции.

НЕДОСТАТОК СНА УСИЛИВАЕТ БОЛЬ

Около 60% пациентов, страдающих хронической болью, часто испытывают проблемы со сном. Эта связь, возможно, не удивительна, так как если человеку больно, несомненно, ему трудно уснуть. Но что, если потеря сна повышает болевую чувствительность? Исследование, проведенное при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ), показало, что у людей, страдающих недостатком сна, мозговые зоны, отвечающие за обработку болевых сигналов, становятся более чувствительными к боли, а также подавляется обезболивающая система мозга.

Данный материал является переводом статьи «Revolutions: The science of sleep«, взятой с сайта newatlas.com. На сайте вы можете найти все ссылки на исследования.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Связь с редакцией по электронной почте

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ученые раскрыли тайны сна

Сон позволяет запоминать все то, чему мы научились в течение дня. Теперь исследователи утверждают, что они обнаружили, как именно происходит процесс лучшего усваивания информации во сне, например, обучение работе за компьютером или игре на пианино.

Исследование, опубликованное в Journal of Neuroscience, является первым, при котором было использовано три различных подхода в сканировании мозга, чтобы определить изменения, в частности, мозговые волны и точное местоположение измененной мозговой деятельности, которые происходят при запоминании разнообразной информации.

Исследователи провели анализ 15 субъектов, которые добровольно поучаствовали в эксперименте с моторным обучением.

Первые 3 ночи участники спали в любое время, когда хотели. За это время обследуемый орган подвергался наблюдению с использованием магнитоэнцефалографии (МЭГ), которая измеряла мозговые колебания — ритмическую активность нейронов центральной нервной системы, и полисомнографии (PSG), которая отслеживала фазы сна.

Затем участникам дали задание выполнять некоторые манипуляции пальцами. Ученые предложили это сделать недоминантной рукой для утяжеления задачи. После эксперимента был сон. Девять участников спали в течение 3 часов, а остальные 6 участников бодрствовали. И снова мозг был отсканирован с помощью МЭГ и ПСГ.

Через час добровольцев попросили продемонстрировать, чему они научились. Результаты эксперимента показали, что те, кто спал, выполнили задание гораздо быстрее и точнее по сравнению с теми, кто бодрствовал.

А контроль магнитно-резонансной томографии (МРТ) был сделан для того, чтобы увидеть, где локализованы мозговые колебания, наблюдаемые ранее при проведении МЭГ.

Было выявлено пять различных типов колебаний в восьми регионах мозга — по четыре с каждой стороны (правой и левой). Вопреки ожиданиям ученых, наиболее значительные изменения были зафиксированы не в М1, которая ответственна за моторные навыки, а в SMA (supplementary motor area — дополнительной моторной области). В течение определенной фазы, называемой медленноволновой фазой сна, произошло 2 типа мозговых изменений: изменение «дельта» и быстрых» сигма» колебаний.

Именно они играли роль в «перенастройке» мозговой активности, которую орган выполняет во время сна, поощряя себя на изучение моторной деятельности.

Сейчас авторы приступили к изучению того, как мозг решает визуальные задачи, и надеются, что смогут обнаружить аналогичные частотные диапазоны в соответствующих областях мозга.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector