Dołącz do czytelników
Brak wyników

Mózg i umysł , Laboratorium

28 stycznia 2016

Neurony milkną

16

Dlaczego jesteśmy senni? Bo choć oczy mamy szeroko otwarte, część naszego mózgu prawdopodobnie już zaczęła drzemać. Według najnowszych teorii, zasypianie nie jest sterowanym centralnie procesem.

Nocny odpoczynek lub jego brak to dla organizmu sprawa życia i śmierci. Gdy śpimy zbyt mało – mamy złe samopoczucie, brak snu odbija się też na naszym zdrowiu. Regularne przerwy w aktywności są prawdopodobnie konieczne, aby nasz system immunologiczny mógł szybko reagować na zagrożenia, oraz by wzmocnić nowo powstałe połączenia między komórkami nerwowymi.

Badacze wciąż nie mogą z całym przekonaniem stwierdzić, co takiego dzieje się w naszej głowie, gdy zapadamy w sen. Dotąd uważano, że proces senny dotyczy mózgu jako całości, że kieruje nim jakaś jego partia. Nowa teoria, opracowana przez badaczy skupionych wokół Jamesa Kruegera i Jaaka Pankseppa z Washington State University w Pullman, rzuca wyzwanie dotychczasowym przekonaniom. Amerykańscy naukowcy uważają, że zasypianie nie jest sterowane centralnie, że poszczególne grupy komórek nerwowych wyłączają się samodzielnie, gdy wymagają regeneracji. Sen powstaje wtedy niejako sam z siebie – poprzez stopniowe zapadanie coraz większej części mózgu w tryb uśpienia. Dzieje się to aż do chwili, w której nasza świadomość całkiem się wyłączy.

Oczy szeroko zamknięte
Czy zatem nasz mózg może równocześnie spać i czuwać? James Krue[-]ger uważa, że są na to dowody. Przykładowo lunatycy. W trakcie nocnych epizodów większa część ich mózgu jest wyłączona w sposób charakterystyczny dla snu głębokiego. Tak jest np. z obszarami odpowiedzialnymi za świadomość – to dlatego po przebudzeniu lunatycy nic nie pamiętają. Ale równocześnie obok „śpiących” obszarów są i takie, które znajdują się w stanie czuwania – i właśnie to umożliwia lunatykom poruszanie się, a nawet omijanie przedmiotów.

Także w królestwie zwierząt można znaleźć przykłady tzw. półsnu. Np. w mózgach odpoczywających delfinów fale EEG – charakterystyczne dla snu głębokiego – obserwuje się zawsze tylko w jednej połowie mózgu. U innych ssaków morskich i wielu ptaków też śpi tylko połowa mózgu, czasami nawet mocno i głęboko. Ten tzw. jednostronny sen zaobserwowano np. u gołębi. Często śpią one, mając jedno oko zamknięte, a drugie otwarte.

Inny dowód, na którym Krueger opiera swoje teorie, jest związany z faktem, że medycyna nie zna przypadku człowieka, który nie potrzebuje snu i nie śpi. Zdarza się, że w wyniku obrażeń mózgu ludzie tracą mowę, zdolność czytania, zmienia się ich osobowość… Nieważne jednak, które rejony mózgu ucierpiały w wyniku wypadku lub choroby – bez względu na swój stan, po kilku dniach chorzy, jeśli nie umierają, zaczynają spać. Zdaniem amerykańskich badaczy pokazuje to, że sen jest fundamentalną, samoorganizującą się cechą komórek mózgowych.

Już w 1997 roku naukowcy z pracowni chemii biofizycznej Instytutu Maxa Plancka w Getyndze poczynili obserwacje, z których wnioski szły w podobnym kierunku.

Dziwne małpy na jawie
Naukowcy z Getyngi pod kierownictwem Hansa Christopha Notdurfta eksperymentowali z dwiema małpami z Jawy. Zwierzęta najpierw patrzyły na wyświetlaną na ekranie ukośną linię. Potem na tym samym ekranie prezentowano równocześnie wiele kresek – przez naciśnięcie klawisza małpy miały wskazać, czy pokazywana wcześniej linia znajduje się wśród tych, które ujrzały w drugiej serii.

Podczas próby badacze mierzyli za pomocą cienkich elektrod impulsy nerwowe płynące bezpośrednio z poszczególnych komórek rejonu kory wzrokowej – czyli tej części, która przetwarza informacje wzrokowe. Jak oczekiwano, neurony pracowały szczególnie intensywnie, gdy tylko na ekranie pojawiły się linie. Jednak gdy jedno ze zwierząt zrobiło się widocznie senne, badacze przeżyli zaskoczenie: choć małpa jeszcze nie spała, niektóre elektrody w jej mózgu zaczęły wysyłać sygnały charakterystyczne dla głębokiej fazy snu – długie fazy bezczynności przerywane były przez spontaniczne serie impulsów o porównywalnie wysokim napięciu.

Ten charakterystyczny „wzór snu” pojawiał się stopniowo w kolejnych punktach kory wzrokowej, a naczelne wciąż nie spały. Ba, kontynuowały zadanie, nie popełniając zbyt wielu błędów. Już wtedy badacze doszli do wniosku, że sen nie rozprzestrzenia się w mózgu synchronicznie. Uznali, że choć niektóre z komórek mózgu były w stanie spoczynku, to zwierzę – choć wydawało się zmęczone – absolutnie jeszcze nie spało.

Ten sam fenomen badał przed czterema laty biolog David Rector z Washington State University, jeden ze zwolenników i współtwórców nowej teorii. Doszedł on do wniosku, że przypuszczalnie „wyłączają się” nie pojedyncze neurony, lecz całe ich grupy z tak zwanych kolumn korowych w korze mózgowej. Kolumny te są przypuszczalnie podstawowymi, najmniejszymi jednostkami, w których odbywa się przetwarzanie informacji. Każda z nich składa się z wielu tysięcy komórek nerwowych, ułożonych pionowo w jednym punkcie kory mózgowej. Przepływ informacji wewnątrz takiej kolumny jest szczególnie intensywny, gdyż tworzące ją neurony są ze sobą o wiele bardziej powiązane niż z sąsiednimi komórkami.

David Rector i jego zespół badali, jak na przychodzące impulsy reagują kolumn...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy