起きている間もオフラインの脳の一部

新しい研究は、私たちが目を覚ましているときでさえ、脳の一部が自然にオンとオフを繰り返すことを示唆しています。スタンフォード大学の調査官たちは、これが、私たちが使用している脳の領域がオンラインであり、最大限の能力で機能していることを確認するための介入につながる可能性があると考えています。

科学者は、私たちが深い眠りの中にいるとき、人の体の波がスポーツスタジアムの周りで起き上がり、座っているのを見るように、脳の活動が大きくて明白な波で衰退していると説明しています。見逃せません。

新しい研究では、研究者は、起きているときと眠っているときとで同じサイクルが存在することを発見しましたが、スタジアム全体ではなく、小さなセクションのみが一斉に座って立っています。まるで、脳のごく一部が独立して眠りについて、いつも目覚めているようです。

さらに、ニューロンがよりアクティブな状態、つまり「オン」状態になると、世界への反応が向上するようです。ニューロンはまた、タスクに注意を払うときに、オン状態でより多くの時間を費やします。この発見は、睡眠中の脳活動を調節するプロセスも注意に役割を果たすかもしれないことを示唆しています。

「選択的注意は、あなたの脳の小さな部分をもう少し目覚めさせるのと似ています」と、最近発表された研究に関する博士研究員で共同主任執筆者であるTatiana Engel、Ph.D.は述べています。 理科.

元大学院生のニコラスシュタインメッツはもう1人の共同執筆者で、神経生理学の実験は神経生物学の教授であり、上級著者の1人であるティリンムーア博士の研究室で行われました。

これらの新しく発見されたサイクルを理解するには、脳がどのように構成されているかについて少し知る必要があります。

ピンを脳に直接突き刺すと、ヒットしたすべての脳細胞が同じ種類のことに反応します。 1つの列では、すべてが視野の特定の部分（右上など）のオブジェクトに応答している場合があります。

チームは、脳内のニューロンの列からの活動を記録できる非常に敏感なピンのセットに相当するものを使用しました。

以前、人々は個々のニューロンが多かれ少なかれ活動的である段階を経ることを知っていましたが、このプローブで初めて、特定の列のすべてのニューロンが発火と発火の間で非常に速く循環し、睡眠の協調サイクルに似た、はるかに遅い速度。

「オン状態の間、ニューロンはすべて急速に発火し始めます」とスタンフォード大学の生物工学および電気工学の教授であり、この論文の筆頭著者でもあるクワベナボアヘン博士は述べた。

「その後、突然、彼らは低い発砲率に切り替わります。このオンとオフの切り替えは常に発生しており、ニューロンがコインを弾いてオンまたはオフにするかどうかを判断しているようです。」

波が脳全体に広がり、脳全体に波が広がっている睡眠とは異なり、波はその列を超えて伝播しないため、目覚めたとき、数秒または数分の1秒のオーダーで発生するこれらのサイクルは見えませんでした。検出。

チームは、活動状態の上下が、世界に対応する能力に関連していることを発見しました。

このグループは、サルの脳の領域にプローブを持ち、視覚世界の一部を具体的に検出しました。サルは、視野の特定の部分（右上、または左下など）の何かがわずかに変化しようとしていることを示す合図に注意を向けるように訓練されていました。サルは、その変化を見たと正しく識別した場合、おやつを手に入れました。

チームが変更が発生する可能性のある場所についての手がかりを与えると、世界のその部分をすべて感知する列内のニューロンはすべて、アクティブな状態でより多くの時間を費やし始めました。

本質的に、彼らはすべて一斉に州の間を行き来し続けましたが、彼らが注意を払っていたなら、彼らは活動状態でより多くの時間を費やしました。細胞がよりアクティブな状態にあるときに刺激の変化が来た場合、サルも変化を正しく識別する可能性が高くなります。

「サルは、その列のニューロンがオン状態にあるがオフ状態にない場合の刺激変化の検出に非常に優れています」とエンゲル氏は語った。サルが特定の領域に注意を払うことを知っていたとしても、ニューロンがより低い活動状態に循環すると、サルは頻繁に刺激の変化を見逃しました。

エンゲル氏は、この発見は多くの人に馴染みのあるものだと語った。時々、あなたはあなたが注意を払っていると思うと彼女は指摘しました、しかしあなたはまだ物事を逃します。

科学者たちは、この発見は以前の研究にも関連していると述べ、より注意深い動物や人間は、瞳孔が拡張している傾向があることを発見しました。

現在の研究では、脳細胞が活動状態でより多くの時間を費やしているとき、サルの瞳孔もより拡張されていました。調査結果は、脳の同期振動、タスクへの注意、および覚醒の外部兆候の間の相互作用を示しています。

「注意と覚醒の根底にあるメカニズムはかなり相互依存しているようです」とムーアは言いました。

研究は新しい疑問をもたらします。

調査官は、この研究から出てきた一つの調査は、私たちが起きているときにニューロンがより低い活動状態に循環する理由だと言います。なぜいつもよりアクティブな状態を維持しないのですか？

1つの答えは、エネルギーに関連する可能性があります。 「ニューロンが常に発火することに関連する代謝コストがあります」とボアヘンは言いました。脳は大量のエネルギーを使用しており、おそらく細胞に座って座っているのと同じエネルギーを与える機会を与えることで、脳はエネルギーを節約できます。

また、ニューロンが非常にアクティブな場合、ニューロンは細胞に損傷を与える可能性のある細胞副産物を生成します。エンゲルは、低活動状態がこのニューロンの無駄を取り除く時間を与える可能性があることを指摘しました。 「この論文はこれらの答えを探すための場所を提案している」とエンゲルは言った。

出典：スタンフォード大学