Jako ostrovy trčící z hladkého povrchu oceánu, sny pronikají do našeho spánku nesouvislými epizodami vědomí. Kde se tyto zbytky myšlenek objevují ve spícím mozku - tato otázka dlouho trápila vědce a filozofy. Vědci po celá desetiletí spojovali sny s Rapid Eye Movement (REM), kdy klidový mozek paradoxně produkuje vysokofrekvenční mozkové vlny, které jsou velmi podobné těm, které se narodily během bdělosti.
A přesto vidíme sny nejen během REM. Několik bizarních studií našlo známky snění během spánku bez REM, kdy v mozku vládne aktivita pomalých vln - opak úzkostného, aktivního a vědomého stavu. A tak se zdá, že díky výzkumu, který byl zveřejněn v Nature Neurosciece, jsme začali tápat po odpovědi na zlé dilema.
Pečlivým sledováním mozkových vln spících dobrovolníků určil tým vědců z University of Wisconsin místní „horké místo“v mozku, které se aktivuje, když spíme, bez ohledu na fázi spánku, ve které se člověk nachází.
„Můžete skutečně identifikovat podpis spícího mozku,“říká autorka studie Dr. Francesca Siclari.
Navíc pomocí algoritmu vyvinutého na základě jejích pozorování dokázala skupina vědců přesně předpovědět, kdy člověk spí, s přesností 90% a dalšími …
… a tady je nejzajímavější …
… Zhruba analyzovat obsah snů.
"Zjistili jsme, že spící mozek a bdělý mozek mohou být mnohem podobnější, než jsme si představovali," říká Siclari.
Propagační video:
Tento výzkum nejen otevírá dveře do modelování snů pro terapii PTSD, ale může vědcům pomoci najít vodítko k tajemství vědomí.
„Důležitost tohoto článku je ohromující,“říká Dr. Mark Blagrov ze Swansea University ve Walesu, který se studie nezúčastnil.
Anatomie spánku
Během celonočního spánkového cyklu procházíme různými fázemi charakterizovanými charakteristickými mozkovými vzory. Vědci často používají EEG k přesnému zachycení každé fáze spánku, což zahrnuje umístění 256 elektrod na lebku člověka a následné sledování počtu a velikosti mozkových vln na různých frekvencích.
Když dřímáme, naše mozky vykazují nízkofrekvenční aktivitu, která cestuje po celém povrchu. Tyto vlny signalizují, že neurony jsou v „klidovém stavu“a nejsou schopny komunikovat mezi oblastmi mozku - nízkofrekvenční aktivita je proto často spojena se ztrátou vědomí.
Tyto pomalé výkyvy spánku bez REM se nakonec promítnou do vysokofrekvenční aktivity, což signalizuje přechod k rychlému pohybu očí. Tato fáze spánku je často spojována s živými sny - a toto spojení je tak hluboce zakořeněno ve výzkumu spánku, že případy bezesného RHD nebo non-REM spánku byly často ignorovány jako zvláštnosti.
Ukázalo se, že tyto podivné události nám naznačovaly, že naše současné chápání neurobiologie spánku je neúplné.
Lapače snů
Abychom přehodnotili tyto paradoxní výsledky, sledovala Siclari a její tým mozkovou aktivitu 32 dobrovolníků pomocí EEG a probudila je přes noc v náhodných intervalech. Vědci se poté zeptali ospalých účastníků, jestli o něčem snili, a pokud ano, o čem přesně snili. Celkově se to stalo 200krát za noc.
Ale místo toho, aby viděli globální posun v aktivitě spojené se spánkem, vědci byli překvapeni, když našli oblast mozku v zadní části hlavy, která dynamicky přesouvala svou aktivitu na základě objevujících se snů.
Sny byly spojeny s poklesem nízkofrekvenčních vln v „horké zóně“a se zvýšením vysokofrekvenčních vln, což odráží vysokou míru nervových aktivací a mozkové aktivity. Bylo to jakési probuzení, nezávislé na spánkové fázi nebo obecné mozkové aktivitě.
"Vše nasvědčuje tomu, že k vytvoření vědomého zážitku je zapotřebí velmi omezená a dobře definovaná aktivace mozku," říká Siclari. „Doposud jsme si mysleli, že pro generování vědomých zážitků musí být aktivovány velké oblasti mozku.“
Dává smysl, aby se horká zóna připojila k akci během spánku. Předchozí práce ukázaly, že stimulace těchto oblastí mozku elektrodou může vytvořit pocit, že jsou „v paralelním světě“. Tato horká zóna také obsahuje oblasti, které integrují smyslové informace a vytvářejí tak virtuální model světa kolem nás. Tento druh simulace vytváří základ pro mnoho našich imaginárních světů a tato horká zóna se k tomu dobře hodí, “říkají autoři.
Pokud je aktivní horká zóna ve skutečnosti „spánkovým podpisem“, její aktivita by měla být schopna zjistit, zda osoba v daném okamžiku spí. Autoři vytvořili algoritmus na základě svých výsledků a otestovali jeho přesnost na konkrétní skupině lidí.
"Probudili jsme je, kdykoli nám algoritmus řekl, že spí, celkem 84krát," píší vědci.
Celkově tento algoritmus ukázal 90% přesnost při analýze přítomnosti spánku - a to i v případech, kdy si účastníci nepamatovali obsah svých snů, ale byli si jisti, že spí.
Čtení snů
Jelikož horká zóna obsahuje oblasti, které zpracovávají vizuální informace, vědci uvažovali, zda je možné získat přístup k obsahu snů subjektů pomocí čtení EEG.
Vědci říkají, že sny mohou být mimořádně hmatatelné, s odvíjejícími se událostmi, nebo zcela abstraktní, jako je fantazie zdarma. Tváře, místa, pohyby a řeč jsou všechny známé složky snů, které jsou zpracovávány snadno identifikovatelnými oblastmi horké zóny, takže se vědci rozhodli zaměřit na tyto aspekty.
Pozoruhodné je, že dobrovolníci, kteří vyprávěli, co řekli ve svých snech, vykazovali aktivitu v oblastech mozku odpovědných za řeč; a ti, kteří snili o lidech, vykazovali aktivitu v centrech pro rozpoznávání tváří.
„To naznačuje, že sny využívají všechny stejné oblasti mozku jako vědomé zážitky během probuzení pro určitý obsah,“říká Siclari a upozorňuje, že dřívější výzkum to mohl ukázat pouze v „zóně soumraku“, přechod mezi spánkem a bdělost.
Nakonec se vědci zajímají o to, co se stane, když spíme, ale nepamatují si konkrétní podrobnosti. Ukázalo se, že tento podivný stav má samostatný podpis EEG: memorování detailů spánku bylo spojeno s výbuchem vysokofrekvenční aktivity v předních oblastech mozku.
Zajímavé otázky vyvstávají například čelní laloky mozku odpovědné za lucidní snění, zvláštní stav, kdy lidé chápou, že spí, a mohou změnit obsah spánku.
Probuzení života
Vědci ještě nemohou vysvětlit, co aktivuje horkou zónu během spánku, ale odpovědi nám mohou říci, jestli má spánek biologický účel, například zpracování vzpomínek do velkých konceptů světa.
Mapování aktivity spícího mozku může také vést k způsobům přímé manipulace s našimi sny pomocí neinvazivních postupů, jako je transkraniální stimulace. Indukce spánku může pomoci lidem s nespavostí a narušení narušeného spánku může pomoci pacientům s PTSD lépe spát.
Dr. Giulo Tononi, hlavní autor studie, se domnívá, že důsledky této studie jdou daleko za hranice spánku.
"Byli jsme schopni porovnat, jak se chová spící mozek proti bdělému." Tento výzkum může být cenným modelem pro studium vědomí, “říká.
ILYA KHEL