Мозговый шум содержит уникальную сигнатуру сна

Когда мы мечтаем, наш мозг наполнен шумной электрической активностью, которая почти идентична активности бодрствующего мозга.

Но исследователи Калифорнийского университета в Беркли извлекли из шума сигнал, который однозначно определяет сновидение или быстрый сон, что потенциально упрощает наблюдение за людьми с нарушениями сна , а также за пациентами, находящимися в бессознательной коме или под наркозом.

Каждый год сотни тысяч людей проходят ночные исследования для диагностики проблем со сном, большинство из них подключаются к электроэнцефалограмме (ЭЭГ), чтобы контролировать активность мозга по мере их перехода от бодрствования к глубокому медленноволновому сну и к быстрому сну. , Но одна только ЭЭГ не может определить, спит ли пациент или спит: врачи могут отличить быстрый сон только по быстрому движению глаз – отсюда и по названию – и мышечному тонусу , поскольку наши тела расслабляются при общем параличе, чтобы не дать нам отыгрывать свои мысли. мечты.

«Теперь у нас действительно есть показатель, который точно сообщает вам, когда вы находитесь в фазе быстрого сна. Это универсальный показатель состояния бессознательного», – сказал Роберт Найт, профессор психологии и нейробиологии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор статьи, описывающей проведенное исследование. опубликовано 28 июля в онлайн-журнале eLife .

«Эти новые открытия показывают, что в электрическом статике человеческого мозга есть нечто совершенно уникальное – простая подпись», – сказал соавтор и исследователь сна Мэтью Уокер, профессор психологии и нейробиологии Калифорнийского университета в Беркли. «И если мы впервые измерим эту простую электрическую сигнатуру, мы сможем точно определить, какое состояние сознания испытывает кто-то – сон, бодрствование, наркоз или глубокий сон».

Способность различать быстрый сон с помощью ЭЭГ позволит врачам наблюдать за людьми, находящимися под наркозом во время операции, чтобы исследовать, чем вызванная наркотиками потеря сознания отличается от нормального сна – вопрос, который до сих пор не решен. Это основная причина, по которой первое авторство Жанна Ленднер, резидент-анестезиолог, инициировала исследование.

«Мы часто говорим нашим пациентам:« Теперь вы заснете », и мне было любопытно, насколько эти два состояния на самом деле пересекаются», – сказала Ленднер, постдокторант Калифорнийского университета в Беркли, на четвертом году резидентуры по анестезиологии в Медицинском университете. Центр в Тюбингене, Германия. «Анестезия может иметь некоторые побочные эффекты. Если мы немного узнаем о том, как они накладываются друг на друга – возможно, анестезия нарушает некоторые пути сна – мы сможем улучшить анестезию в долгосрочной перспективе».

Сон успокаивает мозг

Сон, как писал Уокер в своей книге «Почему мы спим» в 2017 году, «обогащает множество функций, включая нашу способность учиться, запоминать и принимать логические решения и делать выбор. Доброжелательно обслуживая свое психологическое здоровье , сон перестраивает наши эмоциональные мозговые цепи. , что позволяет нам спокойно решать социальные и психологические проблемы следующего дня ».

Нарушение сна мешает всему этому, увеличивая риск медицинских, психических и неврологических заболеваний.

Большинство исследований сна сосредоточено на синхронизированных ритмических волнах, которые проходят через нейронную сеть мозга, от медленных волн, которые сигнализируют о глубоком сне , обычно в первые несколько часов ночи, до волн более высокой частоты, типичных для сна во сне. Эти волны возникают над общей активностью, также называемой 1 / f, которую обычно не принимают во внимание как шум.

Но Найт и его лаборатория изучали этот «шум» в течение десяти лет и обнаружили, что он содержит полезную информацию о состоянии мозга. Например, в 2015 году он и Брэдли Войтек, бывший докторант, который сейчас работает на факультете Калифорнийского университета в Сан-Диего, обнаружили, что количество высокочастотной активности увеличивается с возрастом. Ленднер обнаружил, что более быстрое снижение высокочастотной активности по сравнению с низкочастотной является уникальной характеристикой быстрого сна.

«Есть фоновая активность, которая не ритмична, и мы довольно долгое время не обращали на нее внимания», – сказал Ленднер. «Иногда это называют шумом, но это не шум; он несет в себе много информации, в том числе о лежащем в основе уровне возбуждения. Этот показатель позволяет отличить быстрый сон от бодрствования, глядя только на ЭЭГ».

Поскольку медленные волны связаны с подавлением активности мозга, в то время как высокочастотная активность – например, при бодрствовании – связана с возбуждающим поведением, более резкое падение может указывать на то, что многие виды деятельности в мозге, в том числе связанные с движение мышц, во время быстрого сна сокращаются.

Новая мера количественно определяет взаимосвязь активности мозга на разных частотах – сколько активности наблюдается на частотах от примерно 1 цикла в секунду до 50 циклов в секунду – и определяет наклон, то есть скорость падения спектра. Этот 1 / f «спад» более резкий в фазе быстрого сна, чем в состоянии бодрствования или под наркозом.

Ленднер обнаружил этот характерный показатель ночной активности мозга у 20 человек, записанный с помощью электродов ЭЭГ на черепе в лаборатории сна Уокера в Калифорнийском университете в Беркли, и у 10 человек, которым в мозг вставили электроды для поиска причин эпилепсии в качестве необходимого пролога к операции на головном мозге. облегчить судороги.

Она также записала мозговую активность у 12 пациентов с эпилепсией и 9 других пациентов, перенесших операцию на позвоночнике с применением общего анестетика пропофола.

В настоящее время Ленднер изучает записи головного мозга пациентов, находящихся в коме, чтобы увидеть, как их мозговая активность меняется в течение дня и можно ли использовать спад 1 / f для определения вероятности выхода из комы.

«Что еще более важно, я думаю, что это еще один показатель для оценки состояния комы», – сказал Найт. «1 / f очень чувствителен. Он может решить, например, если кто-то был в минимальном сознательном состоянии и не двигался, и были ли они более бдительными, чем вы думаете».

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector