За даними ЕЕГ, під час фази швидкого сну мозок перенаправляє слухові сигнали всередину

Нові записи ЕЕГ показали: під час переходу до фази швидкого сну мозок не просто знижує реакцію на зовнішні подразники. Він поступово змінює пріоритети — слабше реагує на звуки навколишнього середовища, але продовжує і навіть посилює обробку внутрішніх сигналів, зокрема серцебиття.

Сон часто сприймають як стан, у якому мозок максимально відмежовується від зовнішнього світу. Проте нове дослідження науковців з університетів Лозанни та Женеви показує складнішу картину.

Під час REM-сну мозок не припиняє обробляти сенсорну інформацію. Натомість він змінює її пріоритетність: зовнішні сигнали поступово відходять на другий план, тоді як інформація, що надходить від самого організму, залишається доступною для мозку.

Результати роботи опубліковані у Current Biology.

Сон не означає повного сенсорного «відключення»

У стані неспання мозок безперервно отримує величезний потік інформації. Частина сигналів надходить із зовнішнього середовища — це звуки, світло, дотики. Інша частина походить із самого організму: серцебиття, дихання та сигнали від внутрішніх органів.

Мозок має постійно визначати, яка інформація є важливою та на що необхідно реагувати.

Особливо цікавим для нейробіологів є те, як цей баланс змінюється під час переходу від неспання до сну.

REM-сон став зручною моделлю для такого дослідження, адже мозкова активність у цій фазі має певні риси, характерні для неспання, але водночас людина значною мірою відключена від зовнішнього середовища.

REM-сон теж неоднорідний

Фаза швидкого сну складається з двох станів — тонічного та фазичного REM-сну.

Під час фазичного REM з'являються характерні швидкі рухи очей, короткі м'язові посмикування, а частота серцевих скорочень і дихання стає більш мінливою.

Водночас ці стани відрізняються і ступенем контакту мозку із зовнішнім середовищем.

Чутливість до зовнішніх подразників поступово знижується від неспання до тонічного REM-сну, а потім ще більше — до фазичного REM-сну.

Саме цю закономірність дослідники використали, щоб простежити, що відбувається із зовнішніми та внутрішніми сигналами.

Що показали записи ЕЕГ

У дослідженні взяли участь 25 добровольців, нейронну активність яких за допомогою електроенцефалографії реєстрували протягом двох ночей.

Науковці порівнювали реакцію мозку на два принципово різні типи сигналів.

Першими були зовнішні слухові стимули — звуки навколишнього середовища.

Другими — внутрішні сигнали, пов'язані із серцебиттям.

Дослідники оцінювали електричні потенціали мозку, які виникали у відповідь на ці сигнали під час неспання, тонічного REM та фазичного REM-сну.

Результати показали цікаву протилежну динаміку.

Чим глибше мозок переходив у стан сенсорного відключення від навколишнього середовища, тим слабшою ставала нейронна відповідь на звук.

Але реакція на сигнали серця при цьому не зменшувалася — навпаки, їх обробка посилювалася.

Перегляньте запис:

Мозок не перестає «слухати» — він починає слухати себе

Саме це стало одним із головних висновків дослідження.

REM-сон, імовірно, не характеризується простим глобальним блокуванням сенсорних сигналів.

Відбувається перерозподіл сенсорної обробки.

Зовнішня інформація поступово пригнічується, тоді як внутрішні сигнали організму отримують відносно більший пріоритет.

Як зазначає керівниця дослідження Марція Де Люсія, мозок фактично «переводить своє слухання всередину».

Це допомагає по-новому подивитися на те, що відбувається зі свідомістю під час сну. Мозок не стає сенсорно неактивним — він переходить в інший режим роботи.

Навіщо мозку серцебиття під час сну

Сприйняття внутрішніх сигналів організму називають інтероцепцією.

До неї належить здатність нервової системи отримувати й обробляти інформацію про серцебиття, дихання та інші процеси всередині тіла.

Нові результати свідчать, що під час REM-сну інтероцептивна інформація може отримувати більшу вагу порівняно із зовнішніми сенсорними сигналами.

Дослідження не встановлює остаточно, для чого саме необхідний такий перерозподіл. Однак воно демонструє, що перехід до сну є активною реорганізацією роботи мозку, а не просто поступовим «вимкненням» його реакцій.

Аудіокардіоіндекс: потенційний маркер стану свідомості

На основі отриманих результатів дослідники розрахували так званий аудіокардіоіндекс.

Він відображає співвідношення між реакцією мозку на зовнішні слухові стимули та внутрішні сигнали серцебиття.

Інакше кажучи, показник дозволяє оцінити, наскільки мозок у певний момент орієнтований на зовнішній світ порівняно із сигналами власного організму.

І саме тут дослідження може отримати значення далеко за межами фізіології сну.

Чи допоможе це оцінювати свідомість при комі

Автори припускають, що аудіокардіоіндекс у перспективі може стати одним із маркерів змінених станів свідомості.

Особливо важливим це може бути в ситуаціях, коли людина не здатна продемонструвати поведінкову відповідь.

Оцінювання рівня свідомості у пацієнтів із комою або станом мінімальної свідомості залишається складним клінічним завданням. Відсутність видимої реакції не завжди дозволяє точно визначити, наскільки мозок продовжує сприймати та обробляти інформацію.

Якщо співвідношення реакцій на зовнішні та внутрішні стимули справді відображає певні характеристики стану свідомості, у майбутньому такий підхід може доповнити існуючі методи нейрофізіологічної оцінки.

Поки що це потенційне застосування, яке потребує подальших досліджень.

Що нового дає це дослідження

Робота показує, що сенсорне відключення під час сну є значно складнішим процесом, ніж вважалося.

Мозок не просто стає менш чутливим до всього.

Під час переходу від неспання до тонічного, а потім фазичного REM-сну він поступово змінює баланс між двома джерелами інформації: менше реагує на зовнішній світ і більше орієнтується на сигнали власного тіла.

Це відкриває новий напрям дослідження механізмів сну та свідомості, а запропонований аудіокардіоіндекс у перспективі може допомогти оцінювати стани, в яких звичайна поведінкова відповідь людини відсутня

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.