Kapag kami ay nasa malalim na pagkakatulog ang aktibidad ng aming utak ay nagbubunga at dumadaloy sa malaki, halata na mga alon, tulad ng panonood ng isang pagtaas ng mga katawan ng tao na tumaas at umupo sa palibot ng sports stadium. Mahirap na makaligtaan.

Ang bagong pananaliksik na may mga monkeys ay natagpuan na ang mga parehong cycle ay umiiral sa pagtulog tulad ng sa pagtulog, ngunit may lamang maliit na mga seksyon ng upo at nakatayo nang sabay sa halip na ang buong istadyum. Ito ay kung ang mga maliliit na bahagi ng utak ay malaya na nakakatulog at nakakagising sa lahat ng oras.

Higit pa rito, lumilitaw na kapag ang mga neuron ay nag-cycled sa mas aktibo, o "sa," estado ang mga ito ay mas mahusay sa pagtugon sa mundo. Ang mga neurons ay gumugugol din ng mas maraming oras sa estado kapag nagbigay ng pansin sa isang gawain. Ang pagtukoy na ito ay nagpapahiwatig ng mga proseso na nag-uugnay sa aktibidad ng utak sa pagtulog ay maaaring maglaro din ng papel sa pansin.

"Ang pagpili ng pagpili ay katulad ng paggawa ng maliliit na bahagi ng iyong utak ng kaunti pang gising," sabi ni Tatiana Engel, isang postdoctoral fellow sa Stanford University at co-lead author ng pananaliksik, na lumilitaw sa agham. Ang dating nagtapos na estudyante na si Nicholas Steinmetz ay ang iba pang may-akda ng co-lead, na nagsagawa ng mga eksperimento ng neurophysiology sa lab ng Tirin Moore, isang propesor ng neurobiology at isa sa mga senior na may-akda.

Pins at neurons

Ang pag-unawa sa mga bagong natuklasang siklo ay nangangailangan ng pag-alam nang kaunti tungkol sa kung paano nakaayos ang utak. Kung ikaw ay gumagalaw nang direkta sa utak, ang lahat ng mga cell ng utak na iyong naisin ay tutugon sa parehong uri ng mga bagay. Sa isang haligi ay maaari silang tumugon sa mga bagay sa isang partikular na bahagi ng visual na field-ang kanang itaas, halimbawa.

Ginamit ng pangkat kung anu-ano ang mga hanay ng mga sensitibong pin na maaaring magrekord ng aktibidad mula sa hanay ng mga neuron sa utak. Sa nakaraan, ang mga tao ay nakilala na ang mga indibidwal na mga neuron ay dumaan sa mga yugto ng pagiging mas mababa o mas aktibo, ngunit sa probe na ito nakita nila sa unang pagkakataon na ang lahat ng mga neuron sa isang hanay ay nagbubuklod sa pagitan ng pagpapaputok ng napakabilis at pagpapaputok sa mas mabagal rate, katulad ng mga naka-coordinate na cycle sa pagtulog.

"Sa panahon ng estado ang mga neurons ay nagsimula lahat ng mabilis na pagpapaputok," sabi ni Kwabena Boahen, isang propesor ng bioengineering at electrical engineering at isang senior author ng papel. "Pagkatapos ay bigla na lamang silang lumipat sa isang mababang rate ng pagpapaputok. Ang on at off switching ay nangyayari sa lahat ng oras, tulad ng kung ang neurons ay flipping ng isang barya upang magpasya kung sila ay pagpunta sa o off. "

Ang mga ikot, na nangyayari sa pagkakasunud-sunod ng mga segundo o mga fraction ng mga segundo, ay hindi nakikita kapag gising dahil ang alon ay hindi nagpapalaganap nang higit sa hanay na iyon, hindi katulad sa pagtulog kapag ang alon ay kumalat sa halos buong utak at madaling detect.

Magbayad pansin

Natuklasan ng koponan na ang mas mataas at mas mababang aktibidad ng estado ay may kaugnayan sa kakayahang tumugon sa mundo. Ang grupo ay nagkaroon ng kanilang pagsisiyasat sa isang rehiyon ng utak sa mga unggoy na partikular na nakikita ang isang bahagi ng visual na mundo. Ang mga unggoy ay sinanay upang bigyang-pansin ang isang cue na nagpapahiwatig na ang isang bagay sa isang partikular na bahagi ng visual na patlang-ang kanang itaas, sabihin, o ang kaliwang kaliwa-ay bababa nang bahagya. Ang mga monkeys pagkatapos ay nakuha ng isang itinuturing kung tama nilang kinilala na nakita nila ang pagbabagong iyon.

Nang ang koponan ay nagbigay ng isang cue kung saan maaaring maganap ang isang pagbabago, ang mga neuron sa loob ng hanay na nakadarama na bahagi ng mundo ang lahat ay nagsimulang gumugol ng mas maraming oras sa aktibong estado. Sa kakanyahan, lahat sila ay nagpatuloy sa pag-flipping sa pagitan ng mga estado nang sabay-sabay, ngunit gumugol sila ng mas maraming oras sa aktibong estado kung sila ay nagbigay ng pansin. Kung ang pagbabago ng pampasigla ay dumating kapag ang mga selula ay nasa mas aktibong estado, ang unggoy ay mas malamang na tama na makilala ang pagbabago.

"Ang unggoy ay napakahusay sa pag-detect ng mga pagbabago sa pampasigla kapag ang mga neuron sa hanay na iyon ay nasa estado ngunit hindi sa labas ng estado," sabi ni Engel. Kahit na alam ng unggoy na magbayad ng pansin sa isang partikular na lugar, kung ang mga neuron ay nag-cycled sa isang mas mababang aktibidad ng estado ang unggoy ay madalas na napalampas na ang pagbabagong pampasigla.

Sinabi ni Engel na ang paghahanap na ito ay isang bagay na maaaring pamilyar sa maraming tao. Minsan sa tingin mo ay binibigyan mo ng pansin, itinuturo niya, ngunit mawawala mo pa rin ang mga bagay.

Sinabi ng mga siyentipiko na ang mga natuklasan ay nauugnay din sa nakaraang gawain, na natagpuan na ang mas alerto sa mga hayop at mga tao ay may posibilidad na magkaroon ng mga mag-aaral na lalong lumadlad. Sa kasalukuyang gawain, kapag ang mga cell ng utak ay gumugol ng mas maraming oras sa isang aktibong estado ang mga mag-aaral ng unggoy ay lalong lumalaki. Ang mga natuklasan ay nagpapakita ng pakikipag-ugnayan sa mga magkakasabay na mga oscillation sa utak, pansin sa isang gawain, at mga panlabas na palatandaan ng agap.

"Mukhang ang mga mekanismo na napapailalim sa atensyon at panghihikayat ay lubos na nagtutulungan," sabi ni Moore.

Nagliligtas ba ito ng enerhiya?

Ang isang tanong na nanggagaling sa gawaing ito ay kung bakit ang siklo ng neurons sa isang mas mababang aktibidad ng estado kapag tayo ay gising. Bakit hindi lamang manatili sa mas aktibong estado sa lahat ng oras sa kaso na kapag ang saber ng pag-atake ng tigre ng tiger?

Ang isang sagot ay maaaring may kaugnayan sa enerhiya. "May isang metabolic cost na nauugnay sa mga neurons na nagpaputok sa lahat ng oras," sabi ni Boahen. Ang utak ay gumagamit ng maraming enerhiya at maaaring magbigay ng mga cell ng pagkakataon na gawin ang masiglang katumbas ng pag-upo ay nagbibigay-daan sa utak upang makatipid ng enerhiya.

Gayundin, kapag ang mga neuron ay aktibo, bumuo sila ng cellular byproducts na maaaring makapinsala sa mga selula. Itinuro ni Engel na ang mga mababang-aktibidad na estado ay maaaring magpapahintulot ng oras upang i-clear ang neuronal na basura.

"Ang papel na ito ay nagmumungkahi ng mga lugar upang hanapin ang mga sagot na ito," sabi ni Engel.

Tungkol sa May-akda

Kasama sa mga karagdagang coauthors ang mga kasamahan mula sa Newcastle University. Ang pondo ay nagmula sa NIH, Stanford NeuroVentures, HHMI, MRC, at Wellcome Trust.

Source: Stanford University

Mga Kaugnay na Libro:

at InnerSelf Market at Amazon