Kot otoki, ki štrlijo iz gladke gladine oceana, sanje prebodejo naš spanec z neskladnimi epizodami zavesti. Kje se ti ostanki misli pojavijo v spečih možganih - to vprašanje že dolgo vznemirja znanstvenike in filozofe. Znanstveniki že desetletja povezujejo sanje s hitrim gibanjem oči (REM), ko počivajoči možgani paradoksalno proizvajajo visokofrekvenčne možganske valove, ki so zelo podobni tistim, rojenim med budnostjo.
Pa vendar sanje ne vidimo samo v času REM. Številne bizarne študije so odkrile znake sanjanja med spanjem, ki ni REM, kjer v možganih vlada počasna valovna aktivnost - nasprotno tesnobnemu, aktivnemu, zavestnemu stanju. In tako smo se zahvaljujoč raziskavam, objavljenim v Nature Neurosciece, začeli truditi za odgovor na hudobno dilemo.
Skupina znanstvenikov z univerze v Wisconsinu je s skrbnim spremljanjem možganskih valov spečih prostovoljcev določila lokalno "vročo točko" v možganih, ki se aktivira, ko spimo, ne glede na fazo spanja, v kateri je oseba.
"Pravzaprav lahko prepoznate podpis spečih možganov," pravi avtorica študije dr. Francesca Siclari.
Poleg tega je skupina znanstvenikov z uporabo algoritma, razvitega na podlagi njenih opazovanj, z 90-odstotno natančnostjo lahko natančno napovedala, kdaj oseba spi, in še več …
… in tukaj je najbolj zanimivo …
… grobo analizirati vsebino sanj.
"Ugotovili smo, da so speči in budni možgani lahko veliko bolj podobni, kot si predstavljamo," pravi Siclari.
Promocijski video:
Ta raziskava ne le odpira vrata modeliranju sanj za terapijo PTSD, ampak lahko znanstvenikom pomaga najti namig o skrivnosti zavesti.
"Pomen tega članka je osupljiv," pravi dr. Mark Blagrov z univerze Swansea v Walesu, ki ni sodeloval v študiji.
Anatomija spanja
Med polnim ciklom nočnega spanca gremo skozi različne faze, za katere so značilni značilni vzorci možganov. Znanstveniki pogosto uporabljajo EEG za natančno zajemanje vsake faze spanja, kar vključuje namestitev 256 elektrod na lobanjo osebe in nato sledenje številu in velikosti možganskih valov pri različnih frekvencah.
Ko dremamo, naši možgani kažejo nizkofrekvenčno aktivnost, ki potuje po celotni površini. Ti valovi signalizirajo, da so nevroni v "mirujočem stanju" in ne morejo komunicirati med področji možganov - zato je nizkofrekvenčna aktivnost pogosto povezana z izgubo zavesti.
Ta počasna nihanja ne-REM spanja se sčasoma spremenijo v visokofrekvenčno aktivnost, kar pomeni prehod na hitro gibanje oči. Ta faza spanja je pogosto povezana z živimi sanjami - in ta povezava je tako globoko zakoreninjena v raziskavah spanja, da so primere brez sanj RHD ali ne-REM spanja pogosto prezrli kot nenavadnosti.
Izkazalo se je, da so nam ti nenavadni dogodki namignili, da naše trenutno razumevanje nevrobiologije spanja ni popolno.
Lovilci sanj
Da bi ponovno razmislili o teh paradoksalnih rezultatih, sta Siclari in njena ekipa spremljali možgansko aktivnost 32 prostovoljcev z uporabo EEG in jih čez noč zbudili v naključnih intervalih. Nato so znanstveniki zaspane udeležence vprašali, ali so o čem sanjali in če so, kaj točno so sanjali. Skupaj se je to zgodilo 200-krat na noč.
Toda namesto da bi videli globalni premik v dejavnosti, povezani s spanjem, so bili znanstveniki presenečeni, ko so našli zadnji del možganov v zatilju, ki je dinamično premikal svojo aktivnost na podlagi nastajajočih sanj.
Sanje so bile povezane z zmanjšanjem nizkofrekvenčnih valov v "vročem območju" in s povečanjem visokofrekvenčnih valov, ki odražajo visoke stopnje nevronskih aktivacij in možganske aktivnosti. To je bilo nekakšno prebujenje, neodvisno od stopnje spanja ali splošne možganske aktivnosti.
"Vse kaže, da je za ustvarjanje zavestnih izkušenj potrebna zelo omejena, natančno definirana aktivacija možganov," pravi Siclari. "Do zdaj smo mislili, da je treba za ustvarjanje zavestnih izkušenj aktivirati velika področja možganov."
Smiselno je, da se vroča cona med spanjem poveže z dogajanjem. Prejšnje delo je pokazalo, da lahko spodbujanje teh delov možganov z elektrodo ustvari občutek, da smo "v vzporednem svetu". Ta vroča cona vsebuje tudi področja, ki vključujejo senzorične informacije za izgradnjo virtualnega modela sveta okoli nas. Tovrstna simulacija postavlja temelje za številne naše namišljene svetove in to vročo območje je za to zelo primerno, «pravijo avtorji.
Če je dejansko vroče območje v resnici "podpis spanja", mora njegova dejavnost biti sposobna ugotoviti, ali oseba v danem trenutku spi. Avtorji so na podlagi svojih rezultatov ustvarili algoritem in njegovo natančnost preizkusili na ločeni skupini ljudi.
"Zbudili smo jih vsakič, ko nam je algoritem povedal, da spijo, skupaj 84-krat," pišejo raziskovalci.
Ta algoritem je v celoti pokazal 90-odstotno natančnost pri analizi prisotnosti spanja - tudi v primerih, ko se udeleženci niso spomnili vsebine svojih sanj, bili pa so prepričani, da spijo.
Branje sanj
Ker vročo območje vsebuje področja, ki obdelujejo vizualne informacije, so se znanstveniki spraševali, ali je mogoče z odčitki EEG dostopati do vsebin sanj oseb.
Znanstveniki pravijo, da so sanje lahko izredno oprijemljive, z razpletenimi dogodki ali popolnoma abstraktne, na primer prosta fantazija. Obrazi, kraji, gibi in govor so vsi znani sestavni deli sanj, ki jih obdelujejo zlahka prepoznavne regije vročega območja, zato so se raziskovalci odločili, da se bodo osredotočili na te vidike.
Zanimivo je, da so prostovoljci, ki so v sanjah poročali, kar so govorili, pokazali aktivnost na področjih možganov, odgovornih za govor; in tisti, ki so sanjali o ljudeh, so pokazali aktivnost v centrih za prepoznavanje obrazov.
"To nakazuje, da sanje za določeno vsebino uporabljajo enaka možganska področja kot zavestne izkušnje med budnostjo," pravi Siclari in poudarja, da so lahko prejšnje raziskave to pokazale le v "coni mraka", prehodu med spanjem in budnosti.
Končno znanstvenike zanima, kaj se zgodi, ko spimo, vendar se ne spomnijo določenih podrobnosti. Izkazalo se je, da ima to nenavadno stanje ločen podpis EEG: zapomnitev podrobnosti spanja je bila povezana z izbruhom visokofrekvenčne aktivnosti v sprednjih predelih možganov.
Pojavijo se na primer zanimiva vprašanja, ali so čelni možgani možganov odgovorni za lucidno sanjanje, posebno stanje, ko ljudje razumejo, da spijo in lahko spremenijo vsebino spanja.
Prebujajoče se življenje
Znanstveniki še ne morejo razložiti, kaj aktivira vročo cono med spanjem, vendar nam lahko odgovori povedo, ali ima spanje biološki namen, na primer predelavo spominov v velike koncepte sveta.
Kartiranje aktivnosti spalnih možganov lahko vodi tudi do načinov neposredne manipulacije naših sanj z uporabo neinvazivnih postopkov, kot je transkranialna stimulacija. Indukcija spanja lahko pomaga ljudem z nespečnostjo, motenje motenega spanca pa lahko bolnikom s PTSM pomaga do boljšega spanca.
Dr. Giulo Tononi, vodilni avtor študije, meni, da posledice te študije presegajo spanje.
»Lahko smo primerjali, kako se speči možgani obnašajo v primerjavi z budnimi. Te raziskave so lahko dragocen model za preučevanje zavesti, «pravi.
ILYA KHEL