Мозг постоянно обрабатывает огромное количество сигналов — из внешнего мира и изнутри тела. Он сортирует их и объединяет в единую картину. Но как именно это происходит, когда мы спим, оставалось загадкой. Новое исследование, опубликованное в научном журнале Current Biology, показывает, что во время сна мозг не просто изолируется от окружающего мира, а перестраивает свою «систему приоритетов».
Команда швейцарских ученых под руководством Марции Де Лючии из Лозаннского университета и Университетской больницы CHUV, а также профессора Софи Шварц из Женевского университета записывала электрическую активность мозга (ЭЭГ) 25 добровольцев в течение двух ночей сна. Они сосредоточились на REM-сне (быстром сне, фазе сновидений) — состоянии, в котором мозг очень активен, но при этом сильно отключён от внешнего мира.
REM-сон неоднороден. Он чередует две фазы: тонический REM и фазовый REM. Во второй фазе появляются быстрые движения глаз (rapid eye movement, которые и дали название этой стадии сна), а также краткие мышечные подергивания и более изменчивые сердечный и дыхательный ритмы. Чувствительность к внешним стимулам постепенно снижается от бодрствования к тоническому REM и достигает минимума в фазовом REM.
Ученые сравнили нервные реакции мозга на внешние звуки (короткие тоны) с реакциями на внутренние сигналы — в данном случае на сердцебиения. Они измерили электрические потенциалы, которые возникали в мозге после звукового стимула, и сравнили их с потенциалами, синхронизированными с ударами сердца.
Результат: по мере того как реакция мозга на внешние звуки ослабевала (от бодрствования к тоническому REM, а затем к фазовому REM), обработка сигналов от сердцебиений усиливалась.
Это не глобальное подавление стимулов. Скорее, мозг перенаправляет свое «внимание» внутрь тела.
Исследователи разработали аудио-кардио индекс — показатель того, на какой тип сигналов мозг настроен в данный момент: на внешние звуки или на сердцебиения. Этот индекс может стать ценным инструментом для оценки измененных состояний сознания, особенно в ситуациях, когда человек не может дать поведенческий ответ — например, при коме или в минимально сознательном состоянии.
«REM-сон предоставляет идеальный контекст для изучения того, как мозг сортирует сенсорную информацию, — отметил Жасинт Катальди, соавтор исследования. — Несмотря на сходство нейронной активности с бодрствующим мозгом, REM характеризуется глубоким отключением от внешнего мира».
Открытие не только проясняет механизмы работы мозга во сне, но и может помочь в клинической практике: новый индекс потенциально позволит лучше различать состояния сознания, которые трудно оценить стандартными методами.
Ранее Наука Mail рассказывала о работе «таймера» сна в нашем мозге.