Почему даже во сне мозг остается внимательным — выяснили нейробиологи
Исследователи из Института нейрофизиологии Шарите (Германия) изучили, как мозг плодовой мухи (Drosophila) во время сна одновременно отдыхает и остается готовым к реагированию на опасность. Их результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что даже маленький мозг способен тонко регулировать восприятие внешних стимулов, что может отражать универсальные принципы сна у животных и человека.
Сон и фильтрация стимулов
Во время сна мозг мухи генерирует медленные синхронные электрические волны — так называемые медленные волны. Эти волны связывают визуальные стимулы с областями мозга, ответственными за ориентацию и навигацию. Одновременно активны две мозговые сети: одна стимулирует реакцию на внешние сигналы, другая ее подавляет. Когда обе сети активны, превалирует ингибирующая сеть, блокируя обработку визуальных стимулов и позволяя мухе заснуть.
«Если обе сети активны одновременно, ингибирующая сеть выигрывает, и обработка стимулов блокируется», — поясняет ведущий автор исследования доктор Давиде Раккуглиа. Таким образом, мозг насекомого создает фильтр, который снижает реакцию на внешние раздражители, но не отключает ее полностью.
«Окна» пробуждения
Исследователи обнаружили ритмические колебания напряжения нейронов, происходящие примерно раз в секунду. В моменты высокого напряжения возникает краткое «окно», когда сильные визуальные стимулы могут преодолеть ингибирующую сеть и вызвать реакцию. Доктор Ракель Суарес-Гримальт, первый автор исследования, пояснила:
«Сильные сигналы могут пройти через подавляющую сеть и заставить муху отреагировать. Мозг мух тонко настраивает активирующие и ингибирующие сети во время сна. Этот фильтр эффективно подавляет визуальные стимулы, позволяя при этом сильным сигналам пройти».
Эти «окна» позволяют мухе оставаться бдительной, даже когда она спит, подобно тому как человек может проснуться от громкого звука, не реагируя на слабые раздражители.
Значение для нейронауки
Исследователи отмечают, что сон — это активный процесс фильтрации информации, а не простое «выключение» мозга. Понимание того, как насекомые совмещают отдых и бдительность, может помочь исследовать аналогичные процессы у человека. Медленные волны, наблюдаемые у мух, также характерны для человеческого сна, и, возможно, мозг человека использует схожие механизмы для сочетания восстановления и готовности реагировать на внешние сигналы.
