اكتشاف مذهل في النوم يشير إلى أننا نفتقد القيلولة القصيرة في الدماغ : ScienceAlert

يظهر النوم في المخ على شكل موجات بطيئة تتصاعد عبر السطح بمعدل حوالي واحد كل عشر ثانية – أو هكذا كنا نعتقد.

تشير دراسة جديدة أجريت على الفئران إلى وجود أنماط من نشاط الدماغ مرتبطة بالنوم والتي تجاهلناها – والتي تعكس حالة الخلايا الدماغية الفردية بدلاً من النشاط الجماعي لملايين أو مليارات الخلايا العصبية.

وعلاوة على ذلك، عند قياس هذه الإشارات الدماغية المحلية للغاية، والتي لا تتجاوز المليمتر، باستخدام أقطاب كهربائية أحادية السلك، وجد الباحثون أن أجزاء من دماغ الثدييات قد تغفو لفترات قصيرة من الزمن بينما تظل مناطق أخرى مستيقظة على نطاق واسع.

“لقد كان من المفاجئ بالنسبة لنا كعلماء أن نجد أن أجزاء مختلفة من أدمغتنا تأخذ في الواقع قيلولة قصيرة بينما يكون باقي الدماغ مستيقظًا”. يقول وقال ديفيد هاوسلر، عالم المعلومات الحيوية في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز والمؤلف الرئيسي للدراسة:

منذ قرن أو نحو ذلك، تم استخدام أنماط النشاط الكهربائي في جميع أنحاء الدماغ لتحديد الفرق بين النوم واليقظة من الناحية الكمية. غالبًا ما يتم اكتشاف موجات الدماغ هذه باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG) عن طريق أقطاب كهربائية توضع على فروة الرأس.

لكن هاوسلر وفريقه تساءلوا عن كيفية قياسنا للنوم وتمييزه عن اليقظة – عندما يكون هناك بوضوح بعض التداخل في أدمغة الحيوانات التي تظل متيقظة أثناء النوم، وهي مهارة تُعرف باسم النوم ذو الموجة البطيئة أحادي نصف الكرة المخية.

في ستينيات القرن العشرين، اشتبه الباحثون أولاً ثم اكتشفوا كيف الدلافين والحيتانيات الأخرى يمكنهم إراحة نصف أدمغتهم أثناء البقاء نشطين، وفي بعض الأحيان يبقون إحدى العينين مفتوحة لمراقبة الحيوانات المفترسة والحفاظ على الاتصال مع الآخرين في مجموعتهم.

وتظهر الفقمة والطيور أيضًا أشكالًا مختلفة من هذه الراحة التي تتراوح بين النوم واليقظة – وهي مقايضة ذكية بين النوم والبقاء على قيد الحياة.

يمكن للبشر أيضًا أن يظهروا مؤقتًا أنماط نوم غير متماثلة تذكرنا بتلك التي نراها لدى الحيوانات، ولكنها لا تتطابق معها.

في عام 2016، وجد باحثون في جامعة براون في الولايات المتحدة أن الليلة الأولى التي ينام فيها الأشخاص في مكان غير مألوف، يكون الجانب الأيسر من الدماغ نشطًا. أكثر يقظة للأصوات المنحرفة من اليمين. وبمجرد أن نعتاد على بيئة النوم، يتلاشى هذا الاختلاف.

“لقد تبين أن الدماغ البشري يتمتع بشكل أقل دراماتيكية من النوم أحادي النصف الموجود في الطيور وبعض الثدييات”، كما يقول عالم الأعصاب كريستوف كوخ. كتب في مجلة ساينتفك امريكان عندما تم نشر تلك النتائج.

إذا كان دماغ الفأر هو المعيار، فإن عدم وضوح حالات الاستيقاظ والنوم لدى البشر قد يكون سمة عصبية نتشاركها مع الحيوانات الأخرى بعد كل شيء.

قام هاوسلر وفريقه بجمع بيانات على مدى أسابيع من تسعة فئران تم زرع أقطاب كهربائية رفيعة في 10 مناطق مختلفة من أدمغتها، ثم قاموا بإدخال هذه البيانات إلى شبكة عصبية اصطناعية تعلمت التمييز بين حالات النوم والاستيقاظ.

تم أخذ عينات من التسجيلات من 100 ميكرومتر (عشر المليمتر) من أنسجة المخ، وتمكنت الخوارزمية من تحديد دورات النوم والاستيقاظ بشكل موثوق على أساس “ومضات” قصيرة في نشاط الخلايا الدماغية تستمر لمدة تتراوح بين 10 إلى 100 ميلي ثانية فقط.

وتشير هذه الإشارات “المحلية” إلى أن جزءاً من أدمغة الحيوانات نام بينما ظلت مناطق أخرى نشطة ومستيقظة. وبالمصادفة، لاحظ الباحثون أن هذا حدث في الوقت الذي قد يتوقف فيه الفأر عن الحركة لجزء من الثانية، وكأنه “فقد وعيه”.

“لقد تمكنا من النظر إلى نقاط الوقت الفردية عندما أطلقت هذه الخلايا العصبية إشاراتها، وكان من الواضح جدًا أن [the neurons] “كانوا في مرحلة انتقالية إلى حالة مختلفة” يوضح وقال أيدن شنايدر، عالم الأحياء الحاسوبية في جامعة واشنطن في سانت لويس، الذي شارك في قيادة الدراسة مع ديفيد باركس، طالب الدراسات العليا في علوم الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز:

“في بعض الحالات، قد تقتصر هذه الومضات على منطقة واحدة من الدماغ فقط، وربما تكون أصغر من ذلك.”

ويعتقد الفريق أن طريقتهم الجديدة في قياس حالات النوم والاستيقاظ قد تكشف أسراراً جديدة حول كيفية نومنا، إذا تمكنت مجموعات بحثية أخرى من ملاحظة هذه “الومضات”.

“هم [the flickers] “اكسر القواعد التي تتوقعها بناءً على مائة عام من الأدب،” يقول عالم الأعصاب كيث هينجين من جامعة واشنطن في سانت لويس.

وقد نشرت الدراسة في علم الأعصاب الطبيعي.