يظهر النوم في الدماغ على شكل كسر موجات بطيئة عبر السطح بمعدل حوالي واحد كل عُشر ثانية – أو هكذا كنا نظن.
تشير دراسة جديدة أجريت على الفئران إلى أن هناك أنماطًا مرتبطة بالنوم من نشاط الدماغ تجاهلناها – والتي تعكس حالة خلايا الدماغ الفردية بدلاً من النشاط الجماعي لملايين أو مليارات الخلايا العصبية.
بالإضافة إلى ذلك، من خلال قياس إشارات الدماغ المحلية المفرطة دون المليمترية باستخدام أقطاب كهربائية ذات سلك واحد، وجد الباحثون أن بعض أجزاء دماغ الثدييات قد تغفو أثناء قيلولة قصيرة بينما تظل المناطق الأخرى مستيقظة تمامًا.
“كعلماء، فوجئنا عندما اكتشفنا أن أجزاء مختلفة من دماغنا تأخذ في الواقع قيلولة قصيرة عندما يكون باقي الدماغ مستيقظا”. قال ديفيد هوسلر، متخصص في المعلوماتية الحيوية بجامعة كاليفورنيا (UC) سانتا كروز والمؤلف الرئيسي للدراسة.
منذ حوالي قرن من الزمان، تم استخدام أنماط النشاط الكهربائي للدماغ لتحديد الفرق بين النوم واليقظة كميًا. غالبًا ما يتم اكتشاف موجات الدماغ هذه باستخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، عن طريق أقطاب كهربائية توضع على فروة الرأس.
لكن هوسلر وفريقه تساءلوا عن كيفية قياسنا للنوم وتمييزه عن اليقظة، عندما يكون من الواضح أن هناك بعض التقاطع في أدمغة الحيوانات التي تظل في حالة تأهب أثناء النوم، وهي مهارة تعرف باسم نوم الموجة البطيئة في نصف الكرة الغربي.
في ستينيات القرن الماضي، اشتبه الباحثون أولاً ثم اكتشفوا كيفية حدوث ذلك الدلافين والحيتانيات الأخرى يمكنهم إراحة نصف أدمغتهم بينما يظلون نشطين، وفي بعض الأحيان يُبقون عينًا واحدة مفتوحة لمراقبة الحيوانات المفترسة والحفاظ على الاتصال مع الأعضاء الآخرين في مجموعتهم.
تُظهر الفقمات والطيور أيضًا أشكالًا مختلفة من راحة نصف النوم ونصف الاستيقاظ، وهو حل وسط ذكي بين النوم والبقاء على قيد الحياة.
قد يُظهر البشر أيضًا مؤقتًا أنماط نوم غير متكافئة تشبه تلك الموجودة في الحيوانات، ولكنها ليست متطابقة معها.
وفي عام 2016، وجد باحثون في جامعة براون بالولايات المتحدة أن الليلة الأولى التي ينام فيها الناس في مكان غير مألوف، كان الجانب الأيسر من الدماغ أكثر انتباهاً للأصوات المنحرفة من الحق. وبمجرد أن نعتاد على بيئة النوم، فإن هذا الاختلاف يتضاءل.
يقول عالم الأعصاب كريستوف كوخ: “اتضح أن الدماغ البشري لديه شكل أقل دراماتيكية من النوم أحادي النصف من الكرة الأرضية مما نجده في الطيور وبعض الثدييات”. كتب في عالم أمريكي عندما تم نشر هذه النتائج.
إذا كان لنا أن نصدق دماغ الفأر، فإن عدم الوضوح بين حالات الاستيقاظ والنوم لدى البشر قد يكون سمة عصبية نتشاركها مع الحيوانات الأخرى.
قام هوسلر وفريقه بجمع البيانات على مدى أسابيع من تسعة فئران تم زرع أقطاب كهربائية دقيقة في عشر مناطق مختلفة من أدمغتهم، وقاموا بتغذية تلك البيانات في شبكة عصبية اصطناعية تعلمت التمييز بين حالات النوم واليقظة.
تم أخذ عينات من التسجيلات من 100 ميكرومتر (عُشر المليمتر) من أنسجة المخ، وتمكنت الخوارزمية من تحديد دورات النوم والاستيقاظ بشكل موثوق بناءً على “ومضات” قصيرة في نشاط خلايا الدماغ تدوم من 10 إلى 100 مللي ثانية فقط.
تشير هذه الإشارات “المحلية للغاية” إلى أن جزءًا من أدمغة الحيوانات قد نام بينما ظلت المناطق الأخرى نشطة ومستيقظة. ومن قبيل الصدفة، لاحظ الباحثون أن هذا حدث فقط عندما يتوقف الفأر عن الحركة لجزء من الثانية، كما لو كان في حالة “إغماء”.
“لقد تمكنا من النظر إلى الأوقات الفردية التي انطلقت فيها هذه الخلايا العصبية، وكان ذلك واضحًا جدًا [the neurons] كانوا في مرحلة انتقالية إلى دولة مختلفة “، يشرح إيدن شنايدر، عالم الأحياء الحسابي بجامعة واشنطن في سانت لويس، الذي شارك في قيادة الدراسة مع ديفيد باركس، طالب دراسات عليا في علوم الكمبيوتر بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.
“في بعض الحالات، قد تقتصر هذه الومضات على منطقة معينة من الدماغ، أو حتى منطقة أصغر. »
يعتقد الفريق أن طريقتهم الجديدة لقياس حالات النوم والاستيقاظ يمكن أن تكشف أسرارًا جديدة حول كيفية نومنا، إذا أمكن ملاحظة هذه “الومضات” من قبل مجموعات بحثية أخرى.
“هم [the flickers] كسر القواعد التي قد يتوقعها المرء من مائة عام من الأدب “. قال عالم الأعصاب كيث هينجين من جامعة واشنطن في سانت لويس.
ونشرت الدراسة في علم الأعصاب الطبيعي.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”