Сон часто сприймають як стан все-або-нічого: мозок або ж повністю активний, або ж повністю відключений. Проте, нейронауковці з МІТ дізнались, що цикли головного мозку можуть вимикати невеликі ділянки головного мозку, або ж призводити в стан меншої активності, а той час як решта мозку залишається активною.
Цей цикл з’являється у структурі головного мозку, яка називається таламічне ретикулярне ядро (ТРЯ), яке переправляє сигнали до таламуса а тоді кора півкуль, індукуючи повільні, осцилюючі хвилі головного мозку, що є ознакою глибокого сну. Повільні осциляції також мають місце при комі та загальній анестезії, та пов’язані з послабленим пробудженням. За допомогою активності ТРЯ ці хвилі можуть поширюватись по всьому головному мозку.
Дослідники вірять, що ТРЯ можуть допомогти головному мозку консолідувати інформацію за допомогою координації повільних хвиль між різними частинами головного мозку, що дозволяє ділитись інформацією більш легко.
Під час сну, певні відділи головного мозку мають повільні хвилі, тому що їм потрібно передати інформацію, у той час, як інші не проявляють такої активності. Дослідження з’явилось у виданні eLife.
ТРЯ також може бути відповідальне за те, що відбувається у головному мозку, коли люди позбавлені сну відчувають короткі втрати концентрації, незважаючи на те, що вони намагаються не заснути.
Локальний контроль
До тепер, більшість досліджень сну фокусувались на глобальному контролі сну, що відбувається коли цілий головний мозок заповнений повільними хвилями – осциляціями активності головного мозку, кі утворюються, коли декілька нейронів затихають на короткі періоди.
Проте, нещодавні дослідження показали, що тварини позбавлені сну, виявляють наявність повільних хвиль у певних ділянках головного мозку в той час коли організм є в стані пробудження, що пропонує те, що мозок може контролювати жвавість на локальному рівні.
Команда науковців почала розслідування локального контролю жвавості та сонливості за допомогою ТРЯ, тому що його фізіологічне розміщення є бездоганним для контролю сну. ТРЯ оточує таламус наче оболонка, та може працювати наче ворота для сенсорної інформації, яка повинна потрапляти до таламуса, який після цього надсилає інформацію до кори для подальшої обробки.
Використовуючи оптогенетику, техніку, що дозволяє науковцям стимулювати або ж вимикати нейрони за допомогою світла, дослідники дізнались, що при слабкій стимуляції ТРЯ у миші, з’являються повільні хвилі у невеликій ділянці кори. З більшою стимуляцією повільні хвилі з’являються у всій корі.
Дослідники також дізнались, що при утворенні повільних хвиль у корі, тварини починають вести себе сонливо. Вони припиняють рухатись, а м’язи починають розслаблятись.
Науковці вірять, що ТРЯ регулює контроль головного мозку через локальні ділянки, підсилюючи або ж послаблюючи повільні хвилі у певних ділянках так, що ці регіони будуть взаємодіяти з іншими регіонами, або ж змушуючи мозок бути менш чутливим до подразників, коли мозок сонливий. Це може пояснити, чому люди позбавлені сну моментально втрачають концентрацію із швидким засинанням.
