Dijelovi mozga offline čak i dok smo budni
Novo istraživanje sugerira da dijelovi mozga prirodno kruže i isključuju se čak i kad smo budni. Istražitelji sa Sveučilišta Stanford vjeruju da bi to moglo dovesti do intervencija kako bi se osiguralo da područja mozga koje koristimo budu on-line i da rade s krajnjim kapacitetom.
Znanstvenik objašnjava da kada smo u dubokom snu, aktivnost našeg mozga opada i teče u velikim, očitim valovima, poput promatranja plima kako se ljudska tijela podižu i sjedaju oko sportskog stadiona. Teško je promašiti.
U novoj studiji istraživači su otkrili da isti ciklusi postoje i na javi kao i u snu, ali samo s malim dijelovima koji složno sjede i stoje, a ne cijeli stadion. Kao da sićušni dijelovi mozga neovisno zaspavaju i cijelo vrijeme se bude.
Štoviše, čini se da kad neuroni pređu u aktivnije stanje, ili "uključeno", bolje reagiraju na svijet. Neuroni također provode više vremena u stanju pripravnosti kada obraćaju pažnju na zadatak. Ovo otkriće sugerira da procesi koji reguliraju moždanu aktivnost u snu mogu također igrati ulogu u pažnji.
"Selektivna pažnja slična je tome da male dijelove vašeg mozga učinite malo budnijima", rekla je dr. Tatiana Engel, postdoktorand i suvoditeljica istraživanja, nedavno objavljeno u Znanost.
Bivši student postdiplomskog studija Nicholas Steinmetz drugi je suvoditelj, s neurofiziološkim eksperimentima izvedenima u laboratoriju dr. Tirin Moore, profesora neurobiologije i jednog od starijih autora.
Razumijevanje ovih novootkrivenih ciklusa zahtijeva malo saznanja o tome kako je mozak organiziran.
Kad biste zabodeli pribadaču izravno u mozak, sve moždane stanice koje biste pogodili reagirale bi na iste vrste stvari. U jednom stupcu svi oni mogu reagirati na objekte u određenom dijelu vidnog polja - na primjer u gornjem desnom dijelu.
Tim je koristio ono što iznosi skupove vrlo osjetljivih pinova koji mogu bilježiti aktivnost iz stupca neurona u mozgu.
U prošlosti su ljudi znali da pojedini neuroni prolaze kroz faze više ili manje aktivnosti, ali ovom sondom prvi su put vidjeli da su svi neuroni u danom stupcu zajedno ciklirali između pucanja vrlo brzo, a zatim pucanja na puno sporije, slično koordiniranim ciklusima u snu.
"Tijekom aktivnog stanja svi neuroni počinju brzo pucati", rekao je dr. Kwabena Boahen, profesor bioinženjerstva i elektrotehnike na Stanfordu i stariji autor u radu.
“Tada odjednom jednostavno pređu na nisku brzinu pucanja. To se uključivanje i isključivanje događa cijelo vrijeme, kao da neuroni bacaju novčić da odluče hoće li biti uključeni ili isključeni. "
Ti ciklusi, koji se javljaju redoslijedom sekundi ili djelići sekunde, nisu bili toliko vidljivi kad su budni, jer se val ne širi puno dalje od tog stupa, za razliku od spavanja kada se val širi gotovo cijelim mozgom i lako ga je otkriti.
Tim je otkrio da se stanja više i niže aktivnosti odnose na sposobnost odgovora na svijet.
Skupina je imala sondu u području mozga majmuna koji specifično otkriva jedan dio vizualnog svijeta. Majmuni su bili obučeni da obraćaju pažnju na znak koji ukazuje da će se nešto u određenom dijelu vidnog polja - recimo u gornjem desnom ili lijevom donjem dijelu - malo promijeniti. Majmuni su tada dobili poslasticu ako su točno utvrdili da su vidjeli tu promjenu.
Kad je tim dao znak gdje se promjena može dogoditi, neuroni unutar kolone koja osjeća taj dio svijeta počeli su provoditi više vremena u aktivnom stanju.
U osnovi, svi su nastavili jednoglasno prebacivati se između država, ali provodili su više vremena u aktivnom stanju ako su obraćali pažnju. Ako se promjena podražaja dogodila kada su stanice bile u aktivnijem stanju, vjerojatnije je da će majmun ispravno identificirati promjenu.
"Majmun je vrlo dobar u otkrivanju promjena podražaja kada su neuroni u tom stupcu u uključenom stanju, ali ne i u isključenom", rekao je Engel. Čak i kad je majmun znao obratiti pažnju na određeno područje, ako su neuroni prešli u stanje niže aktivnosti, majmun je često propuštao promjenu podražaja.
Engel je rekao da je ovo otkriće nešto što bi moglo biti poznato mnogim ljudima. Ponekad mislite da obraćate pažnju, istaknula je, ali stvari će vam ipak nedostajati.
Znanstvenici su rekli da se nalazi također odnose na prethodni rad, koji je otkrio da opreznije životinje i ljudi obično imaju zjenice koje su šire.
U sadašnjem radu, kada su moždane stanice provodile više vremena u aktivnom stanju, zjenice majmuna također su bile proširenije. Nalazi pokazuju interakciju između sinkronih oscilacija u mozgu, pažnje prema zadatku i vanjskih znakova budnosti.
"Čini se da su mehanizmi na kojima se zasnivaju pažnja i uzbuđenje prilično međuovisni", rekao je Moore.
Istraživanje donosi nova pitanja.
Istražitelji kažu da je jedno istraživanje koje proizlazi iz ovog rada zašto neuroni ciklusom prelaze u stanje niže aktivnosti kada smo budni. Zašto jednostavno ne ostati stalno u aktivnijem stanju?
Jedan odgovor mogao bi se odnositi na energiju. "Postoje metabolički troškovi povezani s neprekidnim pucanjem neurona", rekao je Boahen. Mozak koristi puno energije, a možda davanje stanicama priliku da izvrše energetski ekvivalent sjedenja omogućava mozgu da štedi energiju.
Također, kada su neuroni vrlo aktivni, oni stvaraju stanične nusproizvode koji mogu oštetiti stanice. Engel je istaknuo da bi stanja s niskom aktivnošću mogla dopustiti vrijeme da se očisti taj neuronski otpad. "Ovaj rad predlaže mjesta na kojima treba potražiti ove odgovore", rekao je Engel.
Izvor: Sveučilište Stanford
