مغز، عضوی که همواره در حال یادگیری است، حتی وقتی می خوابیم!

در طول خواب، مغز به صورت انتخابی به محرک های شنیداری پاسخ می دهد

مطالعات قبلی نشان داده‌اند که برای مثال، نام خود سوژه (SON) واکنش‌های مغزی قوی‌تری نسبت به نام‌های دیگر در طول خواب برمی‌انگیزد. اخیراً، محققان نشان دادند که در تمام مراحل خواب، پاسخ‌های مغز به SON و دیگر نام‌های ناآشنا (UNs) تفاوتی ندارد. با این حال، نام هایی که توسط یک صدای ناآشنا (UFV) بیان می شود، در مقایسه با صدای آشنا (FV) پاسخ های مغز قوی تری را برانگیخته است. اختلاف در پاسخ‌های مغز به محرک‌های مختلف به وجود یک پردازش حسی اولیه احتمالاً سطح پایین، در طول خواب دلالت دارد. بنابراین مغز را قادر می‌سازد بین سیگنال‌های حسی تمایز قائل شود. با این حال، دانش کافی در مورد عملکرد چنین پاسخ هایی هنوز وجود ندارد. 

پاسخ های انتخابی مغز به صداهای خاص

پاسخ های انتخابی مغز به صداهای خاص در طول خواب ممکن است منعکس کننده فرآیندهای بازدارنده ای باشد که خواب را از اختلالات محافظت می کند. برعکس، آنها ممکن است نشان دهنده سطح بالاتری از پردازش باشند که ارتباط مغز خواب را با محیط اطراف تضمین می کند. در این مطالعه، هدف از چنین پاسخ‌های انتخابی مغز به صداهای ارائه شده در طول خواب حرکت غیرسریع چشم (NREM) بررسی کردیم. ما بر روی رویدادهای خاص خواب تمرکز کردیم که قبلاً با پردازش اطلاعات، بازداری حسی یا هر دو مرتبط بوده است. یعنی، ما بر روی سه رویداد الکتروانسفالوگرافی مخصوص خواب (EEG) متمرکز شدیم. یعنی K-complex (KC)، دوک‌های خواب، و micro-arousals را ارزیابی کردیم.

K-complex

این کمپلکس ها، نوسانات تقریبا یک هرتزی بوده و مشخصه خواب N2 هستند. KC ها به صورت خود به خود یا در پاسخ به محرک های حسی رخ می دهند. موارد خود به خودی در سیگنال EEG به صورت موج منفی تیز مشخص می گردند. به دنبال یک جزء مثبت با مدت زمان کلی حداقل 0.5 ثانیه ظاهر می شوند. به دنبال بهم ریختگی حسی، KCها به نظر دارای دو جزء اصلی هستند. یک انحراف منفی شدید در ~550ms (N550) و به دنبال آن یک موج مثبت طولانی تر در ~900ms (P900).

پیک های دیگر در KC

برخی از مطالعات یک پیک مثبت اولیه را که حدود 200 میلی‌ثانیه به نظر می‌رسد و یک قله منفی دیگر در حدود 350 میلی‌ثانیه را بخشی از KC در نظر گرفته‌اند. اگرچه این اجزا می‌توانند بدون ایجاد KC رخ دهند. محرک های مربوطه تمایل بیشتری به تحریک KC دارند. تئوری‌های اخیر نشان می‌دهند که KCها می‌توانند هم فرآیندهای محافظت از خواب و هم فرآیندهای برانگیختگی را انجام دهند. دوک های خواب نیز مشخصه خواب N2 هستند.

Sleep Spindles

دوک ها نوسانات تالاموکورتیکال با فرکانس 11-15 هرتز هستند که حدود 0.5 تا 2 ثانیه طول می کشند.  می توانند توسط محرک های حسی ایجاد شوند. مکرراً نشان داده شده است که آنها پردازش حسی در طول خواب را مهار می کنند. با این حال، کار اخیر این مفهوم را به چالش می کشد. حتی دوک ها را با پردازش صداهای مربوط به حافظه ارائه شده در طول خواب NREM مرتبط می کند.

Micro-arousals

ریز برانگیختگی‌ها، تغییرات ناگهانی سیگنال EEG به سمت فرکانس‌های تتا، آلفا و/یا بتا (> 16 هرتز) هستند. در تمام مراحل خواب ظاهر می‌شوند و پنجره‌های پردازش اطلاعات در طول خواب محسوب می‌شوند. برانگیختگی‌های میکرو معمولاً توسط KCها انجام می‌شود. اما نشان داده شده است که با بروز کمتر دوک‌های خواب در ۱۰ ثانیه قبلی سیگنال EEG مرتبط هستند.

خلاصه مقاله

در طول خواب عمیق، وجود یک صدای ناآشنا در مقایسه با صدای یک صدای آشنا، باعث ایجاد کمپلکس های K بیشتر می شود. نوعی موج مغزی که با اختلالات حسی در طول خواب مرتبط است.

وقتی در خواب هستیم، باز هم مغزمان مراقب همه چیز است

یک خواب خوب شبانه آنقدرها هم که به نظر می رسد ساده نیست. در حین چرت زدن، مغز شما به نظارت بر محیط ادامه می دهد. نیاز به محافظت از خواب را با نیاز به بیدار شدن متعادل می کند.  تحقیقات جدیدی که در مجله علوم اعصاب منتشر شده است. یکی از نمونه هایی از این که مغز چگونه این کار را انجام می دهد، پاسخ گزینشی به صداهای ناآشنا نسبت به صداهای آشنا است. محققان دانشگاه سالزبورگ فعالیت مغز بزرگسالان خوابیده را در پاسخ به صداهای آشنا و ناآشنا اندازه گیری کردند. صداهای ناآشنا در مقایسه با صداهای آشنا، باعث ایجاد کمپلکس های K بیشتر می شود. نوعی موج مغزی که با اختلالات حسی در طول خواب مرتبط است.

نتایج بسیار جالب این پژوهش

در حالی که صداهای آشنا می توانند کمپلکس های K را نیز تحریک کنند. تنها آنهایی که توسط صداهای ناآشنا تحریک می شوند با تغییرات مقیاس بزرگ در فعالیت مغز مرتبط با پردازش حسی همراه هستند. پاسخ‌های مغز به صدای ناآشنا با گذشت شب و آشناتر شدن صدا کمتر اتفاق می‌افتد. بنابراین نشان می‌دهد مغز ممکن است هنوز بتواند در طول خواب یاد بگیرد. این نتایج نشان می‌دهد که کمپلکس‌های K به مغز اجازه می‌دهند وارد «حالت پردازش نگهبان» شوند. یعنی جایی که مغز در خواب می‌ماند اما توانایی پاسخ به محرک‌های مربوطه را حفظ می‌کند.

مغز به طور انتخابی در هنگام خواب صداهای ناآشنا را تنظیم می کند

مغز به طور انتخابی به محرک های محیطی در طول خواب پاسخ می دهد. با این حال، نقش عملکردی چنین پاسخ‌هایی، و اینکه آیا آنها منعکس‌کننده پردازش اطلاعات یا بهتر بگوییم بازداری حسی هستند، به طور کامل درک نشده است. در اینجا، ما 17 انسان خوابیده (14 زن) را با نام خود و دو نام کوچک ناآشنا، که با صدای آشنا (FV) یا صدای ناآشنا (UFV)  فراخواندیم. در حالی که در طول یک خواب کامل شبانه، پلی‌سومنوگرافی را ضبط کردیم. کمپلکس‌های K، دوک‌های خواب و ریز برانگیختگی‌ها را شناسایی کردیم. پاسخ‌های مربوط به رویداد و فرکانس و همچنین هماهنگ‌سازی فاز بین آزمایشی را با محرک‌های مختلف ارائه‌شده در طول خواب NREM ارزیابی کردیم.

نتایج

ما نشان دادیم که صداهای ناآشنا نسبت به آشنا، کمپلکس‌های K و ریز برانگیختگی‌های بیشتری را برمی‌انگیزند. هنگامی که هر دو محرک، یک کمپلکس K را برمی انگیزند نتیجه جالب است. پتانسیل های برانگیخته بزرگتر، قفل شدن دقیق تر پاسخ های مغز در باند دلتا (1-4 هرتز) و فعالیت قوی تر در محدوده فرکانس بالا (> 16 هرتز) را در پاسخ به صدای ناآشنا نسبت به آشنا مشاهده کردیم. مهمتر از همه، این تفاوت ها در پاسخ های مغز، زمانی که هیچ کمپلکس K توسط محرک های شنوایی برانگیخته نمی شود، به طور کامل ناپدید می شوند. 

نقش کلیدی کمپلکس های K

یافته‌های ما تفاوت‌ها را در پاسخ‌های مغز به محرک‌های شنوایی بر اساس ارتباط آنها با فرد خواب‌آور برجسته می‌کند و نقش کلیدی را برای کمپلکس‌های K در تعدیل پردازش حسی در طول خواب پیشنهاد می‌کند. ما استدلال می کنیم که چنین واکنش پویا و خاص محتوا به اطلاعات حسی خارجی، مغز را قادر می سازد تا وارد یک “حالت پردازش نگهبان” شود. حالتی که در آن درگیر فرآیندهای داخلی مهمی است که در طول خواب در حال انجام است. و در عین حال توانایی پردازش اطلاعات حسی خارجی حیاتی را حفظ می کند. 

نتیجه گیری کلی

یافته‌های ما تفاوت‌ها را در پاسخ‌های مغز به محرک‌های شنوایی بر اساس ارتباط آنها با فرد خواب‌آور برجسته می‌کند. همچنین نقش کلیدی را برای کمپلکس‌های K در تعدیل پردازش حسی در طول خواب پیشنهاد می‌کند. ما استدلال می کنیم که چنین واکنش هایی مغز را قادر می سازد تا وارد یک “حالت پردازش نگهبان” شود.

منبع: The Brain Pays Attention to Unfamiliar Voices During Sleep – Neuroscience News

Dr.Kh.Rahimi Jaberi

درباره نویسنده

خجسته رحیمی جابری، پژوهشگر دکترای تخصصی علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز و نویسنده وب سایت انستیتو سلامت مغز دانا. زمینه کاری تخصصی ایشان مشکلات حافظه و آلزایمر است وی بیش از 20 مقاله معتبر بین المللی در این زمینه به چاپ رسانده است. می توانید پژوهش های او را در اینجا (کلیک کنید) دنبال کنید.