Вы когда-нибудь задумывались, что происходит в вашем мозгу, когда вы бодрствуете день, ночь и еще один день, прежде чем, наконец, заснуть?? В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science, группа исследователей из Университета Льежа и Университета Суррея просканировала мозг 33 участников в течение такого двухдневного периода недосыпания и после восстановительного сна. Активность в нескольких областях мозга и, в частности, подкорковых областях, следовала 24-часовому ритмическому (циркадному) паттерну, время которого, как ни удивительно, варьировалось в разных областях мозга.
Другие области мозга, в частности лобные области мозга, показали снижение активности со временем бодрствования с последующим возвращением к уровням, предшествующим депривации сна, после восстановительного сна. Некоторые области мозга отображали паттерн, который представлял собой комбинацию ритмического паттерна и спада, связанного с временем бодрствования.
Что еще более удивительно, исследователи обнаружили, что эти эффекты потери сна на активность мозга были гораздо более распространенными, когда участники выполняли простую задачу (время реакции) по сравнению с более сложной задачей, зависящей от памяти.
У каждого участника было получено 13 снимков мозга: 12 в период недосыпания и одно после восстановительного сна. Данные были согласованы с ритмом мелатонина, который является гормональным маркером циркадного водителя ритма мозга человека, i.е. маркер времени мозга.
Такое разнообразие реакций мозга и заметный компонент циркадного ритма проливают новый свет на сложность механизмов, с помощью которых мозг реагирует на потерю сна. Это также показывает, что время суток, в которое мы сканируем мозг, оказывает заметное влияние на получаемое изображение.
Поведенческие наблюдения уже давно показали, что на функцию мозга влияет продолжительность бодрствования и биологическое время суток (циркадная ритмичность). В период недосыпания характеристики не ухудшаются линейно со временем бодрствования. Он остается постоянным в течение дня, быстро ухудшается в течение биологической ночи и затем немного улучшается на следующий день.
Текущие результаты показывают, что эти два процесса и этот временной ход также могут быть обнаружены на уровне ответов мозга, оцененных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ), которая обеспечивает измерения активности мозга. Кроме того, они показывают, что относительный вклад потери сна и времени суток варьируется в зависимости от области мозга.
Профессор Дерк-Ян Дейк из Университета Суррея сказал: "Приятно видеть непосредственно на уровне ответов мозга, обнаруженных с помощью фМРТ, что циркадная ритмичность и недостаток сна оказывают такое глубокое влияние на функцию мозга.
"Наши данные могут в конечном итоге помочь нам лучше понять, как мозг поддерживает работоспособность в течение дня, почему многие симптомы психиатрических и нейродегенеративных состояний усиливаются и ослабевают и почему рано утром после ночи без сна мы с трудом удерживаем внимание, тогда как вечером это не проблема."
Винченцо Муто из Льежского университета сказал: "Наши данные подчеркивают сложное взаимодействие между нашими биологическими часами и временем бодрствования на региональном уровне мозга: чрезвычайно интригующе!"
Пьер Маке из Льежского университета добавил: "Эти результаты предполагают захватывающую гипотезу о том, что функция мозга непрерывно модулируется двумя факторами, которые выражаются глобально, но модулируются локально: давление сна и циркадная ритмичность."