Uyanıkken Bile Çevrimdışı Beyin Parçaları

Yeni araştırmalar, beynin bazı bölümlerinin uyanık olsak bile doğal olarak açılıp kapandığını gösteriyor. Stanford Üniversitesi araştırmacıları, bunun beynin kullandığımız alanlarının çevrimiçi olmasını ve en üst düzeyde performans göstermesini sağlamak için müdahalelere yol açabileceğine inanıyor.

Bilim adamları, derin bir uykudayken beynimizin aktivitesinin, bir spor stadyumunun etrafına oturup yükselen insan vücudunu izlemek gibi büyük, bariz dalgalar halinde alçaldığını ve aktığını açıklıyor. Kaçırması zor.

Yeni çalışmada, araştırmacılar aynı döngülerin uykudakiyle aynı döngülerin var olduğunu keşfettiler, ancak sadece küçük bölümler tüm stadyum yerine birlikte oturuyor ve ayakta duruyor. Sanki beynin küçük bölümleri bağımsız olarak uykuya dalar ve her zaman tekrar uyanır.

Dahası, nöronlar daha aktif veya "açık" duruma geçtiklerinde dünyaya yanıt vermede daha iyi oldukları anlaşılıyor. Nöronlar ayrıca bir göreve dikkat ederken açık durumda daha fazla zaman harcarlar. Bu bulgu, uykudaki beyin aktivitesini düzenleyen süreçlerin de dikkatte rol oynayabileceğini öne sürüyor.

Doktora sonrası araştırmacı ve araştırmanın başyazarlarından Tatiana Engel, "Seçici dikkat, beyninizin küçük kısımlarını biraz daha uyanık yapmaya benzer," dedi. Bilim.

Eski yüksek lisans öğrencisi Nicholas Steinmetz, nörobiyoloji profesörü ve kıdemli yazarlardan biri olan Dr. Tirin Moore'un laboratuarında yapılan nörofizyoloji deneyleriyle diğer ortak yazar.

Bu yeni keşfedilen döngüleri anlamak, beynin nasıl organize edildiği hakkında biraz bilgi sahibi olmayı gerektirir.

Doğrudan beyne bir iğne sokacak olsaydınız, vuracağınız tüm beyin hücreleri aynı tür şeylere tepki verirdi. Bir sütunda hepsi görsel alanın belirli bir bölümündeki nesnelere - örneğin sağ üstte - yanıt veriyor olabilir.

Ekip, beyindeki bir nöron kolonundan gelen aktiviteyi kaydedebilen çok hassas pin setlerini kullandı.

Geçmişte, insanlar tek tek nöronların az ya da çok aktif olma aşamalarından geçtiğini biliyorlardı, ancak bu sonda ile ilk kez, belirli bir sütundaki tüm nöronların çok hızlı ateşleme ve sonra ateşleme arasında bir arada döndüğünü gördüler. uykudaki koordineli döngülere benzer şekilde çok daha yavaş hız.

Stanford'da biyomühendislik ve elektrik mühendisliği profesörü ve makalenin kıdemli bir yazarı olan Dr. Kwabena Boahen, "Bir durum sırasında nöronların tümü hızla ateşlenmeye başlar" dedi.

Sonra aniden düşük bir atış hızına geçerler. Bu açma ve kapama geçişi her zaman oluyor, sanki nöronlar açılıp kapanacaklarına karar vermek için yazı tura atıyorlar. "

Saniyeler veya saniyenin kesirleri mertebesinde meydana gelen bu döngüler, uyanıkken o kadar görünür değildi, çünkü dalga neredeyse tüm beyne yayıldığında ve uykudayken dalga, uykudan farklı olarak, bu sütunun çok ötesine yayılmaz. algıla.

Ekip, daha yüksek ve daha düşük etkinlik durumlarının dünyaya yanıt verme yeteneği ile ilgili olduğunu buldu.

Grup, görsel dünyanın bir bölümünü özellikle algılayan maymunlarda beynin bir bölgesinde sondasına sahipti. Maymunlar, görme alanının belirli bir bölümündeki - örneğin sağ üst ya da sol alt - bir şeyin hafifçe değişmek üzere olduğunu gösteren bir işarete dikkat edecek şekilde eğitilmişlerdi. Maymunlar daha sonra bu değişikliği gördüklerini doğru bir şekilde tespit ederlerse bir ödül aldılar.

Ekip, bir değişikliğin nerede olabileceğine dair bir ipucu verdiğinde, dünyanın o bölümünü algılayan sütun içindeki nöronların tümü aktif durumda daha fazla zaman geçirmeye başladı.

Özünde, hepsi birlikte eyaletler arasında dolaşmaya devam ettiler, ancak dikkat ediyorlarsa aktif durumda daha fazla zaman geçirdiler. Uyaran değişikliği, hücreler daha aktif durumdayken geldiyse, maymunun da değişikliği doğru bir şekilde tanımlama olasılığı daha yüksekti.

Engel, "Maymun, o sütundaki nöronlar açık durumdayken ancak kapalı durumda değilken uyaran değişikliklerini tespit etmekte çok başarılı" dedi. Maymun belirli bir alana dikkat etmesi gerektiğini bildiğinde bile, nöronlar daha düşük bir aktivite durumuna geçerse maymun sık sık uyaran değişikliğini kaçırırdı.

Engel, bu bulgunun birçok insana aşina olabilecek bir şey olduğunu söyledi. Bazen dikkatini verdiğini düşündüğünü söyledi, ama yine de bazı şeyleri özleyeceksin.

Bilim adamları, bulguların, daha uyanık hayvanların ve insanların daha geniş göz bebeklerine sahip olma eğiliminde olduğunu bulan önceki çalışmalarla da ilgili olduğunu söyledi.

Mevcut çalışmada, beyin hücreleri aktif durumda daha fazla zaman geçirirken maymunun gözbebekleri de daha genişlemişti. Bulgular, beyindeki eşzamanlı salınımlar, bir göreve dikkat ve dış uyanıklık belirtileri arasında bir etkileşim olduğunu gösteriyor.

Moore, “Dikkat ve uyarılmanın altında yatan mekanizmalar oldukça birbirine bağlı görünüyor” dedi.

Araştırma yeni sorular getiriyor.

Araştırmacılar, bu çalışmadan çıkan bir araştırmanın, uyanık olduğumuzda nöronların neden daha düşük bir aktivite durumuna geçtiği olduğunu söylüyor. Neden her zaman daha aktif durumda kalmıyorsunuz?

Cevaplardan biri enerji ile ilgili olabilir. Boahen, "Nöronların sürekli ateşlenmesiyle ilişkili metabolik bir maliyet var" dedi. Beyin çok fazla enerji kullanır ve belki de hücrelere oturmanın enerjisel eşdeğerini yapma şansı vermek beynin enerji tasarrufu yapmasını sağlar.

Ayrıca, nöronlar çok aktif olduklarında, hücrelere zarar verebilecek hücresel yan ürünler üretirler. Engel, düşük etkinlik durumlarının bu nöronal atığı temizlemek için zaman tanıyabileceğine dikkat çekti. Engel, "Bu makale, bu yanıtların aranabileceği yerler öneriyor," dedi.

Kaynak: Stanford Üniversitesi