Überraschende Schlafentdeckung deutet darauf hin, dass uns kurze Nickerchen im Gehirn fehlen: ScienceAlert

Schlaf erscheint im Gehirn als: Langsam steigende Wellen Es überquerte die Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Zehntelsekunde – so dachten wir zumindest.

Eine neue Studie an Mäusen legt nahe, dass es Muster der Gehirnaktivität im Zusammenhang mit dem Schlaf gibt, die wir übersehen haben – die den Zustand einzelner Gehirnzellen widerspiegeln und nicht die kollektive Aktivität von Millionen oder Milliarden von Neuronen.

Darüber hinaus stellten die Forscher bei der Messung dieser hochlokalen, im Submillimeterbereich liegenden Gehirnsignale mithilfe von Einzeldrahtelektroden fest, dass Teile des Gehirns von Säugetieren für kurze Zeit einschlafen können, während andere Bereiche weitgehend wach bleiben.

„Für uns als Wissenschaftler war es überraschend, dass verschiedene Teile unseres Gehirns tatsächlich kurze Nickerchen machen, während der Rest des Gehirns wach ist.“ sagen David Hausler, Bioinformatiker an der University of California, Santa Cruz und Hauptautor der Studie, sagte:

Seit etwa einem Jahrhundert werden Muster elektrischer Aktivität im gesamten Gehirn verwendet, um den Unterschied zwischen Schlaf und Wachheit quantitativ zu bestimmen. Diese Gehirnwellen werden oft mithilfe von … erfasst. Elektroenzephalogramm (EEG) über Elektroden, die auf der Kopfhaut platziert werden.

Aber Hausler und sein Team fragten sich, wie wir den Schlaf messen und ihn vom Wachzustand unterscheiden können – wenn es eindeutig eine gewisse Überlappung im Gehirn von Tieren gibt, die während des Schlafs wach bleiben, eine Fähigkeit, die als bekannt ist Unihemisphärischer Slow-Wave-Schlaf.

In den 1960er-Jahren vermuteten und entdeckten Forscher zunächst, wie Delfine und andere Wale Sie können die Hälfte ihres Gehirns ausruhen, während sie aktiv bleiben, und manchmal ein Auge offen halten, um nach Raubtieren Ausschau zu halten und den Kontakt zu anderen Mitgliedern ihrer Gruppe aufrechtzuerhalten.

Auch Robben und Vögel weisen Variationen dieser Ruhezeit auf, die zwischen Schlaf und Wachheit liegen – ein intelligenter Kompromiss zwischen Schlaf und Überleben.

Auch Menschen können vorübergehend asymmetrische Schlafmuster aufweisen, die denen von Tieren ähneln, aber nicht mit diesen identisch sind.

Im Jahr 2016 fanden Forscher der Brown University in den USA heraus, dass die linke Gehirnhälfte in der ersten Nacht, in der Menschen an einem unbekannten Ort schlafen, aktiv ist. Erhöhte Aufmerksamkeit gegenüber abweichenden Geräuschen Von rechts. Sobald wir uns an die Schlafumgebung gewöhnt haben, verschwindet dieser Unterschied.

„Es hat sich gezeigt, dass das menschliche Gehirn eine weniger dramatische Schlafform hat als der monohemisphärische Schlaf, der bei Vögeln und einigen Säugetieren zu finden ist“, sagt der Neurowissenschaftler Christoph Koch. Bücher In Wissenschaftliches amerikanisches Magazin Als diese Ergebnisse veröffentlicht wurden.

Wenn das Mausgehirn die Norm ist, könnte das Verwischen von Wach- und Schlafzuständen beim Menschen eine neurologische Eigenschaft sein, die wir schließlich mit anderen Tieren teilen.

Hausler und sein Team sammelten über einen Zeitraum von Wochen Daten von neun Mäusen, denen dünne Elektroden in zehn verschiedenen Bereichen ihres Gehirns implantiert waren, und speisten diese Daten dann in ein künstliches neuronales Netzwerk ein, das lernte, zwischen Schlaf- und Wachzuständen zu unterscheiden.

Die Aufnahmen wurden aus 100 Mikrometern (einem Zehntel Millimeter) Gehirngewebe entnommen, und der Algorithmus war in der Lage, Schlaf-Wach-Zyklen anhand kurzer „Blips“ in der Gehirnzellaktivität von nur 10 bis 100 Millisekunden zuverlässig zu identifizieren.

Diese „lokalen“ Signale deuten darauf hin, dass ein Teil des Gehirns der Tiere schlief, während andere Bereiche aktiv und wach blieben. Zufälligerweise stellten die Forscher fest, dass dies zu einem Zeitpunkt geschah, an dem die Maus möglicherweise für den Bruchteil einer Sekunde innehielt, als hätte sie „das Bewusstsein verloren“.

„Wir konnten uns die einzelnen Zeitpunkte ansehen, zu denen diese Neuronen feuerten, und es war sehr klar, dass … [the neurons] „Sie befanden sich im Übergang in einen anderen Staat.“ Alles klar Aiden Schneider, ein Computerbiologe an der Washington University in St. Louis, der die Studie gemeinsam mit David Parks, einem Doktoranden der Informatik an der UC Santa Cruz, leitete, sagte:

„In manchen Fällen können diese Blitze auf nur einen Bereich des Gehirns beschränkt sein und möglicherweise auch kleiner sein.“

Das Team glaubt, dass ihre neue Methode zur Messung des Schlaf-Wach-Zustands neue Geheimnisse darüber enthüllen könnte, wie wir schlafen, wenn andere Forschungsgruppen in der Lage sind, diese „Blips“ zu bemerken.

„Sie [the flickers] „Brechen Sie die Regeln, die Sie aufgrund von hundert Jahren Literatur erwarten.“ sagen Neurowissenschaftler Keith Hengen von der Washington University in St. Louis.

Die Studie wurde veröffentlicht in Normale Neurowissenschaften.