Wanneer ons in 'n diep slaap is, breek ons brein se aktiwiteit en vloei in groot, voor die hand liggende golwe, soos om 'n gety van menslike liggame op te staan en om 'n sportstadion te gaan sit. Dis moeilik om te mis.
Nuwe navorsing met ape vind dat dieselfde siklusse in die kuier as in die slaap bestaan, maar met slegs klein afdelings wat in unison eerder as die hele stadion staan. Dit lyk asof klein gedeeltes van die brein selfstandig aan die slaap raak en al die tyd weer wakker word.
Daarbenewens blyk dit dat wanneer die neurone in die meer aktiewe, of "op" -toestand gekyk het, hulle beter is om op die wêreld te reageer. Die neurone spandeer ook meer tyd in die on-staat wanneer hulle aandag gee aan 'n taak. Hierdie bevinding dui op prosesse wat breinaktiwiteit in slaap reguleer, kan ook 'n rol in die aandag speel.
"Selektiewe aandag is soortgelyk aan om klein dele van jou brein 'n bietjie meer wakker te maak," sê Tatiana Engel, 'n postdoktorale genoot aan die Stanford Universiteit en mede-hoof skrywer van die navorsing, wat voorkom in Wetenskap. Voormalige nagraadse student Nicholas Steinmetz was die ander mede-hoofskrywer, wat die neurofisiologie-eksperimente in die laboratorium van Tirin Moore, 'n professor in neurobiologie en een van die senior outeurs, uitgevoer het.
Pins en neurone
Om hierdie nuut ontdekde siklusse te verstaan, benodig 'n bietjie kennis oor hoe die brein georganiseer word. As jy 'n pen direk in die brein wil gooi, sal al die breinselle wat jy tref, op dieselfde soort dinge reageer. In een kolom kan hulle almal reageer op voorwerpe in 'n bepaalde deel van die visuele veld - die boonste regterkant, byvoorbeeld.
Die span het gebruik wat stelle bevat van baie sensitiewe penne wat aktiwiteit kan opneem uit 'n kolom neurone in die brein. In die verlede het mense geweet dat individuele neurone deur fases beweeg om min of meer aktief te wees. Met hierdie sonde het hulle egter vir die eerste keer gesien dat al die neurone in 'n gegewe kolom langs mekaar geslinger het om vinnig te vuur en dan teen 'n baie stadiger af te vuur koers, soortgelyk aan gekoördineerde siklusse in die slaap.
"Tydens 'n op-toestand begin die neurone vinnig," sê Kwabena Boahen, 'n professor in bio-ingenieurswese en elektriese ingenieurswese en 'n senior skrywer van die koerant. "Dan skielik skuif hulle net na 'n lae vuurkoers. Hierdie aan- en afskakelwerk gebeur deurgaans, asof die neurone 'n muntstuk draai om te besluit of hulle aan of af gaan wees. '
Die siklusse wat in volgorde van sekondes of breuke van sekondes voorkom, was nie so sigbaar wanneer dit wakker was nie, omdat die golf nie veel verder as daardie kolom versprei nie, anders as in die slaap wanneer die golf oor byna die hele brein versprei en maklik is om op te spoor.
Aandag
Die span het bevind dat die hoër en laer aktiwiteitsstate verband hou met die vermoë om op die wêreld te reageer. Die groep het hul sonde in 'n breinstreek in ape gehad wat spesifiek een deel van die visuele wêreld ontdek. Die ape is opgelei om aandag te skenk aan 'n leidraad wat aandui dat iets in 'n bepaalde deel van die visuele veld - die boonste regterkant, sê of die linkerkant links - effe verander. Die ape het toe 'n bederf gekry as hulle korrek geïdentifiseer het dat hulle die verandering gesien het.
Toe die span 'n aanduiding gee van waar 'n verandering kan plaasvind, het die neurone in die kolom wat daardie deel van die wêreld voel, al meer tyd in die aktiewe toestand uitgegee. In wese het hulle almal voortgegaan om tussen state te slaan, maar hulle het meer tyd in die aktiewe toestand bestee as hulle aandag skenk. As die stimulusverandering gekom het toe die selle in 'n meer aktiewe toestand was, was die aap ook meer geneig om die verandering korrek te identifiseer.
"Die aap is baie goed om stimulusveranderings op te spoor wanneer neurone in die kolom in die on-staat is, maar nie in die afwesige toestand nie," sê Engel. Selfs toe die aap geweet het om aandag te skenk aan 'n spesifieke gebied, as die neurone na 'n laer aktiwiteit beweeg het, het die aap dikwels stimulusverandering gemis.
Kry die nuutste per e-pos
Engel het gesê hierdie bevinding is iets wat vir baie mense bekend kan wees. Soms dink jy jy gee aandag, het sy uitgewys, maar jy sal steeds dinge mis.
Die wetenskaplikes het gesê dat die bevindings ook verband hou met vorige werk, wat bevind het dat meer waarskuwende diere en mense geneig is om leerlinge wat meer verwyd is, te hê. In die huidige werk, toe die breinselle meer tyd in 'n aktiewe toestand spandeer, was die aap se leerlinge ook meer verwyd. Die bevindinge toon 'n interaksie tussen sinkroniese ossillasies in die brein, aandag aan 'n taak en eksterne tekens van wakkerheid.
"Dit blyk dat die meganismes onderliggend aan aandag en opwinding, taamlik interafhanklik is," sê Moore.
Spaar dit energie?
'N Vraag wat uit hierdie werk kom, is waarom die neurone siklus in 'n laer aktiwiteit staan wanneer ons wakker is. Hoekom moet jy nie altyd in die meer aktiewe toestand bly nie, as dit gebeur wanneer die sabel tand tijger aanvalle?
Een antwoord kan verband hou met energie. "Daar is 'n metaboliese koste wat verband hou met neurone wat die hele tyd geskiet word," sê Boahen. Die brein gebruik baie energie en miskien gee die selle 'n kans om die energieke ekwivalent van sit neer te sit, sodat die brein energie kan bespaar.
Ook, wanneer neurone baie aktief is, genereer hulle sellulêre byprodukte wat die selle kan beskadig. Engel het daarop gewys dat die lae-aktiwiteitstate tyd kan gee om hierdie neuronale afval uit te wis.
"Hierdie vraestel dui op plekke om hierdie antwoorde te soek," sê Engel.
Oor die outeurs
Bykomende mede-skrywers sluit in kollegas van die Universiteit van Newcastle. Befondsing het gekom van die NIH, Stanford NeuroVentures, die HHMI, die MNR en die Wellcome Trust.
Bron: Stanford Universiteit
Verwante Boeke:
at InnerSelf Market en Amazon
