Мозг не спит: как нейроны «дремлют» в режиме бодрствования

Представьте: вы бодрствуете, ведете разговор или читаете эти строки, а в это время крошечный участок вашего мозга... на мгновение отключается, чтобы вздремнуть. Да-да, пока вы в сознании. А когда вы спите, эта же зона на микросекунды «просыпается». Невероятно? Именно это и обнаружили ученые. Что же означают эти мозговые «мигания»?

И что еще важнее — новое открытие может стать ключом к пониманию таких загадочных состояний, как нейродегенеративные заболевания и нарушения развития нервной системы, которые часто связаны со сбоями в регуляции сна.

История этого открытия похожа на детектив. Ученые из Вашингтонского и Калифорнийского университетов наткнулись на феномен почти случайно. Изучая мозговую активность, они заметили нечто странное: в одной маленькой области мозга волны на миллисекунды затихали во время бодрствования и, наоборот, вспыхивали в те же доли секунды во время сна. Как будто крошечный светодиод в голове начинал моргать в обратном ритме.

Что показало новое исследование

До сих пор всё казалось просто: есть бодрствование с его альфа- и бета-ритмами, и есть сон с медленными дельта-волнами. Эти «мерцания» ломают устоявшуюся картину. Они заставляют усомниться: а точно ли мы понимаем, где заканчивается одно состояние и начинается другое?

Мозг не спит: как нейроны «дремлют» в режиме бодрствования

Исследование длилось четыре года. Ученые собирали колоссальные объемы данных, регистрируя активность в десяти разных зонах мозга мышей с микросекундной точностью. Затем специальные алгоритмы ворошили петабайты информации, выискивая закономерности. И нашли. Те самые мимолетные аномалии, которые ускользали в более ранних, менее детальных исследованиях на людях.

«Мы видим мозг с беспрецедентной детализацией, — говорят авторы. — Раньше казалось, что вся суть — в низкочастотных волнах. А наша работа показывает: если отбросить привычные измерения и заглянуть в высокочастотный мир, длящийся тысячную долю секунды, этого уже достаточно, чтобы определить, отдыхает ткань или нет. Это намек на то, что во сне происходит нечто очень быстрое». Не правда ли, удивительно, какие тайны скрываются в этих мгновениях?

Используя передовые методы анализа, ученые рассмотрели взаимодействие пар нейронов. Они увидели, что быстрая, «бодрая» активность между ними может возникать вопреки общему правилу — во время сна, который традиционно считается царством медленных дельта-волн. И наоборот: в периоды классического бодрствования в этой зоне наступали краткие «отключки».

По сути, открытие означает: даже когда вы в сознании, небольшая группа ваших нейронов может на мгновение «засыпать», пока весь остальной мозг работает как часы. А во сне — на секунду «просыпаться».

Но есть ли у этого феномена видимое проявление? Оказалось, есть. У мышей в моменты этих микросбоев во время бодрствования наблюдалось краткое «зависание». А во время сна — легкие вздрагивания в те же самые моменты «мерцаний».

Эти данные — не просто любопытный факт. Они открывают новое направление для понимания состояний, связанных с нарушением регуляции сна, и могут указать на свежие мишени для терапии целого ряда серьезных заболеваний мозга.