Раньше ученые могли лишь измерить общую активность мозга или работу отдельных его участников, но не увидеть полную картину — какие именно нейроны и в каких зонах включаются и выключаются на протяжении всего дня.
Ученые разработали карту активности нейронов в течение дня
Каждый человек чувствует усталость: к концу дня концентрация падает и все, чего хочется, — это лечь спать. Ученые выяснили, как именно мозг сигнализирует об этой усталости, а также как нейроны функционируют в течение дня.
Konstantinos Kompotis
Международная группа ученых во главе с Мичиганским университетом впервые создали картину активности мозга в течение суток на уровне отдельных нервных клеток. Исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology.
Как меняется активность мозга в течение дня
Специалисты провели эксперимент на мышах. С помощью генной инженерии они сделали так, что активные нейроны грызунов начинали светиться. Каждый раз, когда нервная клетка включалась, она вырабатывала флуоресцентный белок, который был видим при микроскопии светового листа. Получив огромный объем данных, ученые разработали специальные алгоритмы, чтобы обработать информацию.
Два мозга показаны в течение четырех разных временных окна, часы бодрствования увеличиваются от верхнего слева к нижнему правому углу.
Исследователи обнаружили, что по мере того как мыши, которые активны ночью, бодрствуют, центр управления активностью в их мозге постепенно смещается. Сначала он находился глубоко внутри мозга, в подкорковых структурах, связанных с базовыми функциями: возбуждением, мотивацией и элементарными реакциями.
Но затем, по мере накопления усталости, центр управления смещался к наружным слоям — к коре головного мозга. Это уже более молодые и сложные области, отвечающие за мышление, планирование и самоконтроль.
Получается, что утром, или для мыши в начале ночи, управление берет на себя подкорка, обеспечивая быстрый старт. К вечеру же центр переходит в кору, что требует больше энергии и ведет к усталости.
Зачем это нужно
Сегодня оценка усталости происходит субъективно, что очень ненадежно — переутомленный человек может даже этого не осознавать. Ученые отмечают, что это открытие может помочь в создании биомаркеров усталости — объективных сигналов в мозге, которые можно было бы считывать с помощью, например, адаптированного ЭЭГ.
Кроме того, метод уже начали использовать для того, чтобы увидеть, как разные препараты, например, снотворные или стимуляторы, меняют картину нейронной активности в мозге в реальном времени.