Ученые Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Калифорнийского университета в Санта-Крузе раскрыли, что небольшие участки мозга могут находиться в состоянии микродремоты, пока остальная часть мозга бодрствует, и наоборот. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, указывают на ранее неизвестные свойства сна.
Нейробиологи проанализировали электрофизиологические данные мышей, живущих в лаборатории. Мозговая активность животных регистрировалась с помощью легкой гарнитуры, отслеживающей напряжение в небольших группах нейронов с точностью до микросекунды. Полученные данные объемом в петабайты были обработаны искусственной нейронной сетью для выявления сложных закономерностей.
Оказалось, что состояние сна можно выявить по паттернам нейронной активности продолжительностью порядка миллисекунды. Также было выявлено, что небольшие области мозга могут на мгновение переходить в состояние бодрствования, в то время как остальная часть мозга остается спящей, и наоборот.
Ученые отмечают, что полученный результат противоречит ранее существовавшим представлениям о медленных волнах как основном элементе, определяющем состояние сна. Модель показала, что быстро движущиеся паттерны активности между несколькими нейронами являются фундаментальным элементом сна.
Дополнительные наблюдения выявили феномен «мерцания» --кратковременные переходы отдельных областей мозга между состояниями сна и бодрствования. Эти мерцания, обнаруженные как во время сна, так и бодрствования, указывают на сложную локальную активность в мозге, которая может быть важна для понимания функций сна и его влияния на поведение.
Данные открытия могут существенно повлиять на изучение нейродегенеративных и нервных заболеваний, связанных с нарушением регуляции сна. Более глубокое понимание паттернов высокочастотной активности и мерцаний между состояниями сна и бодрствования поможет ученым разработать новые методы диагностики и лечения таких заболеваний.