Tak mózg zachowuje się bez snu. Oto, co ujawnili naukowcy

Od lat wiadomo, że po nieprzespanej nocy każdy z nas ma kłopoty ze skupieniem uwagi. Najnowsze badanie, opublikowane w czasopiśmie „Nature Neuroscience”, ujawnia jednak, co tak naprawdę dzieje się w mózgu, gdy zmęczenie zaczyna przejmować nad nim kontrolę.

Gdy człowiek traci czujność po długotrwałym braku snu, jego mózg wypłukuje płyn mózgowo-rdzeniowy, czyli substancję otaczającą mózg i rdzeń kręgowy, pełniącą funkcję naturalnego systemu oczyszczającego. Gdy tylko osoba odzyskuje świadomość, płyn powraca do struktur mózgu.

Badacze zaobserwowali, że temu zjawisku towarzyszą także głębokie zmiany w przepływie krwi oraz w ruchach źrenic. Dotąd nie wiedziano jeszcze, że wszystkie te procesy mogą ze sobą współgrać. – Mierząc tak wiele różnych rodzajów informacji o mózgu w tym samym czasie, byliśmy w stanie zaobserwować, że te liczne elementy, które na początku uważaliśmy za oddzielne, w rzeczywistości współgrają – wyjaśnia współautorka badania, dr Laura Lewis z Massachusetts Institute of Technology.

Eksperci przypominają, że sen – minimum siedem do dziewięciu godzin na dobę – jest kluczowy dla zdrowia mózgu. Niedobór snu wywołuje zaburzenia uwagi, obniża zdolności poznawcze i wpływa na zdrowie psychiczne. Nadal jednak nie do końca wiadomo, jak dokładnie mózg reaguje na ten stan.

Mózg zmęczonego człowieka działa jak w fazie snu NREM

W eksperymencie uczestniczyło 26 zdrowych osób w wieku od 19 do 40 lat, w tym 19 kobiet. Każdy z ochotników poddany został dwóm sesjom: jednej po dobrze przespanej nocy, drugiej — po całkowitej deprywacji snu.

Osoby wypoczęte spały w domu od sześciu i pół do dziewięciu godzin, a osoby pozbawione snu nie spały ani minuty, pozostając pod okiem badaczy w laboratorium.

Przed rozpoczęciem badań naukowcy zakładali uczestnikom czepki elektroencefalograficzne, aby monitorować fale mózgowe poprzez elektrody. Równolegle prowadzono funkcjonalny rezonans magnetyczny, który pozwalał analizować przepływ krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego. Dodatkowe urządzenia śledziły ruchy źrenic.

Następnie uczestnicy wykonywali zadania wymagające koncentracji – mieli reagować na obrazy lub dźwięki, naciskając przycisk. Dodatkowo mierzono ich spoczynkową aktywność mózgu w 25-minutowej sesji bez zadań.

Zgodnie z przewidywaniami, zmęczonym badanym zajmowało więcej czasu zauważenie bodźców, a często wręcz je pomijali. Zaskakujące było jednak to, że ich mózg generował silne pulsacje płynu mózgowo-rdzeniowego oraz fale wolne, typowe dla snu NREM, zwłaszcza faz N1 i N2.

– To było coś, co wcześniej obserwowaliśmy na taką skalę tylko podczas snu – mówi dr Lewis.

Mózg chwilowo „wyłącza uwagę”

Naukowcy zauważyli wyjątkowo silny związek między zmianami średnicy źrenic a ruchem płynu mózgowo-rdzeniowego. Po rozszerzeniu źrenicy obserwowano duży napływ płynu, a po jej zwężeniu — odpływ. Reakcje te były szczególnie wyraźne u osób nieśpiących całą noc.

Co więcej, pulsacje PMR zbiegały się z momentami, gdy uczestnicy czasowo tracili czujność. – Kiedy dochodzi do zaburzeń uwagi, ten płyn zostaje wypłukany z mózgu, a kiedy odzyskujesz uwagę, kiedy zaczynasz na nowo reagować na bodźce, ten płyn powraca do mózgu – tłumaczy główny autor badania, Zinong Yang z MIT.

Badacze podejrzewają, że mózg po niedoborze snu wchodzi w stan częściowo przypominający sen, mimo że osoba formalnie pozostaje przytomna. Każde „wyłączenie uwagi” uruchamia procesy znane z pierwszych faz snu, które jednak natychmiast zostają przerwane.

– Nie wiadomo jeszcze, jaka jest funkcjonalna przyczyna tak dramatycznych zmian w przepływie krwi – podkreśla dr Lewis. Kolejne badania mają sprawdzić, czy procesy te pomagają usuwać toksyczne produkty przemiany materii z mózgu.

Czytaj też:
Nie musisz się starzeć. Jak zadbać o ciało, umysł i relacje po 60. roku życia?Czytaj też:
Marihuana a ciąża i płodność. Polscy naukowcy: Wnioski są jednoznaczne