Prawdopodobnie słyszałeś, jak ludzie mówią, że lubią biegać, ponieważ pozwala im się wyłączyć. Być może sam tak się czujesz. Dobrze ostatnie badania na myszach sugeruje, że może to być naukowa podstawa, ponieważ aktywność mózgu naprawdę spada, gdy wykonujesz prostą, powtarzalną czynność. Co więcej, bieganie może męczyć organizm, ale takie ćwiczenia mogą w rzeczywistości zmniejszyć zapotrzebowanie mózgu na sen.

Czucie i sen nie są dwoma wykluczającymi się, jednolitymi stanami. Czasami możesz być głębiej zasnął lub bardziej rozbudzony niż inni, a granica między nimi może być zamazany. Twoje normalne zachowanie, takie jak zdolność szybkiego reagowania na nieoczekiwane zdarzenia, pogarsza się, gdy nie śpisz poza normalną porą snu. Nie wiemy dokładnie, dlaczego tak jest, ale może to być ta część twojego mózgu idź spać nawet jeśli technicznie nie śpisz. Ale przy odpowiedniej motywacji możemy również zmusić się do pozostania w stanie czuwania, a nawet chwilowo przywrócić naszą wydajność.

To, jak długo potrzebujemy spać lub możemy nie zasnąć, zależy do pewnego stopnia na naszych genach, ale Dowody sugerują mają również wpływ na to, jakie czynności wykonujemy, gdy nie śpimy. Co zaskakujące, wciąż nie wiemy, co takiego jest w stanie czuwania, co wywiera presję na nasze ciała, aby zasnąć, ale naukowcy często określają to jako „Proces S”. Podobnie jak klepsydra, poziomy Procesu S wskazują, jak długo nie śpimy lub nie śpimy i jak prawdopodobne jest, że w danym momencie zaśniemy lub obudzimy się.

Najnowsze dowody sugerują, że że sen nie jest inicjowany przez mózg jako całość, ale przez lokalne sieci neuronów, które były częściej używane podczas czuwania. Moi koledzy i ja zastanawialiśmy się, czy części mózgu odpowiedzialne za pewne zachowania mają większy wpływ na naszą zdolność do pozostawania w stanie czuwania niż inne.

Całą noc z myszami

Aby przetestować tę teorię, wykorzystaliśmy dobrze znaną tendencję myszy do biegać spontanicznie na kole, czasami pokonując co noc wiele kilometrów. Kiedy myszy biegają w ten sposób, wydają dużo więcej czasu na jawie, jakby ich potrzeba snu kumulowała się wolniej lub jakby coś ją przewyższało. Aby rzucić światło na ten tajemniczy proces, zbadaliśmy dokładnie, co dzieje się w mózgu spontanicznie biegających myszy.

W naszym badaniu, zarejestrowaliśmy aktywność elektryczną poszczególnych komórek nerwowych w korze nowej myszy – zewnętrznej warstwie mózgu – gdy poruszały się one na kole. Zazwyczaj, gdy mysz (lub człowiek) nie śpi i jest aktywna, neurony aktywują się z dużą szybkością. Dzieje się tak, ponieważ mózg musi monitorować otoczenie, koordynować ruchy i natychmiast podejmować decyzje. Ta ciągła aktywność mózgu wymaga dużej ilości energii – i szacunkowo 20% całej energii wykorzystywane przez organizm.

Co zaskakujące, odkryliśmy, że kiedy myszy biegały z dużą prędkością, niektóre z ich neuronów całkowicie przestały działać. Ogólna aktywność mózgu w obszarach motorycznych i czuciowych kory nowej zmniejszyła się średnio o co najmniej 30%. Paradoksalnie sugeruje to, że ogólnie aktywne zachowanie fizyczne i intensywny ruch niekoniecznie wymagają bardziej aktywnego mózgu.

Zauważyliśmy również, że gdy zwierzęta wykazywały wiele różnych zachowań, ich neurony wyskakiwały na wiele różnych sposobów, od wolnego do szybkiego wyładowania. Ale podczas monotonnego procesu biegania, impulsy nerwowe stały się znacznie bardziej spójne. Sugeruje to, że bieganie wiąże się nie tylko z ogólnie mniejszą aktywnością, ale także z pojawieniem się bardziej stabilnego, jednolitego stanu mózgu.

Nasze następne pytanie dotyczyło tego, czy wpłynie to na ogólną aktywność mózgu podczas dłuższych okresów czuwania. Wcześniejsze badania zasugerował, że im dłużej nie śpisz, tym bardziej pobudliwy staje się twój mózg (tym większe prawdopodobieństwo, że twoje neurony będą odpalać). Odkryliśmy, że neurony naszych myszy wytwarzały średnio więcej impulsów przed zaśnięciem niż w okresie tuż po przebudzeniu, kilka godzin wcześniej. Ale jeśli myszy spędzały dużo czasu na bieganiu, ten wzrost impulsów nie miał miejsca. Sugeruje to, że jeśli neurony nie są używane, nie stają się bardziej pobudliwe.

Działający stan umysłu

Na podstawie tych obserwacji doszliśmy do wniosku, że gdyby dzień myszy był zdominowany przez zadania wymagające powtarzalnych lub rytmicznych ruchów (takich jak bieganie), jej mózg byłby w zupełnie innym stanie niż normalny. Ten stan może nawet pozwolić mózgowi odpocząć bez wchodzenia w głęboki sen i zapewnić niektóre z tych samych korzyści. Najnowsze dowody konsekwentnie sugeruje że krótkie okresy ćwiczeń mogą korzystnie wpływać na funkcje poznawcze w podobny sposób na spanie.

Inne przykłady z natury wspierają ten pomysł. Na przykład, ptaki śpią znacznie mniej kiedy lecą non-stop przez wiele dni lub migracja. Istnieją nawet dowody na podobny efekt u ludzi, takie jak związek między medytacją a zmniejszona potrzeba snu. Nie wiemy na pewno, dlaczego tak się dzieje, ale być może medytacja jest związana ze stanem mózgu, w którym czas płynie wolniej. I może być tak samo z myszami na kole.

Wciąż pozostaje wiele pytań dotyczących tego, dlaczego musimy spać i jak to wpływa na nasz mózg. Ale coraz wyraźniej widać, że nie możemy zrozumieć tajemnicy snu bez zrozumienia, co się dzieje, gdy nie śpimy.

O autorze

Vladyslav Vyazovskiy, profesor nadzwyczajny neuronauki, University of Oxford

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki:

at Rynek wewnętrzny i Amazon