Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) проанализировали мозг человека с недостатком сна и установили, почему нам так трудно сконцентрироваться, если мы не выспались.
Сканирование мозга демонстрирует, что во время сна восстанавливаются нейроны и кровеносные сосуды, а с помощью жидкости из организма выводятся продукты жизнедеятельности. Исследователи из MIT обнаружили, что у человека с дефицитом сна мозг пытается очиститься даже во время бодрствования. Обычно подобное очищение должно происходить во время глубокого сна, когда волны спинномозговой жидкости вымывают из мозга продукты жизнедеятельности.
Однако если человек недостаточно спит, очищение происходит в то время, когда он активен. Именно поэтому концентрация внимания может быть ослабленной. Для изучения этого процесса исследователи наблюдали за 26 добровольцами, каждый из которых дважды проходил тестирование.
Первое тестирование проводилось после полноценного ночного сна, еще одно — после ночи без сна. Ученые наблюдали за состоянием мозга добровольцев с помощью быстрой формы МРТ для отслеживания кровотока и движения жидкости, ЭЭГ для измерения активности мозговых волн, пупилометрии для определения уровня бдительности по реакции глаз, и поведенческих тестов для выявления случаев потери внимания.
Ученые обнаружили, что каждый раз, как кто-то из добровольцев терял внимание и бдительность, через мозг проходила волна спинномозговой жидкости, имитируя цикл очищения во время глубокого сна. Когда участники на короткое время теряли концентрацию, исследователи заметили несколько изменений в организме одновременно. Жидкость, очищающая мозг, вытекала каждый раз во время потери внимания, и затем возвращалась обратно вместе с концентрацией.
Исследователи убедились, что когда уставший мозг теряет концентрацию, волны жидкости проносятся по нему. Каждая потеря концентрации отражает смещение фокуса во всем теле, подобно тому, как мозг кратковременно погружается в состояние, подобное сну, при этом все еще не спит. Это смещение вызывает как приток жидкости, так и снижение производительности.
«Если вы бодрствуете, волны спинномозговой жидкости начинают влиять на ваше состояние, тогда как обычно вы их не чувствуете. Однако они сопровождаются потерей внимания, внимание ослабевает в те моменты, когда вы чувствуете эти волны движения жидкости. Результаты показывают, что на момент потери внимания эта жидкость фактически выталкивается из мозга. А когда внимание восстанавливается, она втягивается обратно», — объясняет ученая из Института медицинской инженерии и науки MIT и Исследовательской лаборатории электроники Лора Льюис.
По мнению исследователей, когда мозгу не хватает сна, он пытается компенсировать потерянное на отдых время во время бодрствования. Провалы внимания людей, страдающих от недостатка сна, сопровождаются каскадом телесных изменений. Дыхание замедляется, пульс падает, а зрачки сужаются примерно за 12 секунд до выхода промывающей жидкости.
Нарушения внимания связаны с глобальным нейроваскулярным событием и масштабным перемещением мозговой жидкости. Если мозгу не хватает сна, он переходит в субоптимальное состояние внимания, что проявляется как динамикой жидкости, так и поведенческими нарушениями.
По словам Лоры Льюис, исследователей удивило, что этот процесс проявляется в масштабах всего организма. Исследователи считают, что тесная связь между потерями внимания и изменениями функций организма, такими как поток жидкости, частота сердечных сокращений и бдительность, может указывать на единую систему контроля в мозге.
СпецпроектыЯк правильно оцінити ефективність AI-рішень: метрики й типові помилки. Досвід Favbet TechНовий HP ZBook Ultra G1a: потужний процесор AMD Ryzen AI Max+PRO 395, ШІ та уніфікована пам'ять до 128 ГБ
«Эти результаты говорят нам о том, что существует единый контур, который управляет как тем, что мы считаем высокоуровневыми функциями мозга, нашим вниманием, нашей способностью воспринимать мир и реагировать на него, так и такими действительно базовыми фундаментальными физиологическими процессами, как гидродинамика мозга, кровоток по всему мозгу и сужение кровеносных сосудов», — объясняет Лора Льюис.
В этом исследовании ученые не обнаружили точный нейронный контур, ответственный за переключение между вниманием и изменениями в теле. Однако они предполагают, что им может оказаться норадренергическая система. Эта система использует химический посредник — норадреналин для контроля внимания, бдительности, частоты сердечных сокращений и циркуляции жидкости. Другие исследования показали, что эта система естественно активизируется во время сна, что делает ее весьма вероятной причиной контроля подобных переключений, наблюдаемых при провалах внимания.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience
Источник: New Atlas
