كما يظهر النوم في الدماغ ارتفاع الأمواج البطيئة عبر السطح بمعدل عُشر الثانية – أو هكذا كنا نظن.
تشير دراسة جديدة أجريت على الفئران إلى أن هناك أنماطًا من نشاط الدماغ المرتبط بالنوم لا نلاحظها، وأنها تعكس حالة خلايا الدماغ الفردية بدلاً من النشاط الجماعي لملايين أو مليارات الخلايا العصبية.
والأكثر من ذلك، عند قياس إشارات الدماغ المفرطة المحلية التي يقل حجمها عن المليمتر باستخدام أقطاب كهربائية ذات سلك واحد، وجد الباحثون أن أجزاء معينة من دماغ الثدييات يمكن أن تغفو لفترات قصيرة من النوم، بينما تظل أجزاء أخرى مستيقظة.
“ولدهشتنا كعلماء، وجدنا أن أجزاء مختلفة من دماغنا تأخذ في الواقع قيلولة قصيرة بينما تكون أجزاء أخرى من الدماغ مستيقظة.” هو يقول ديفيد هاوسلر، متخصص في المعلوماتية الحيوية بجامعة كاليفورنيا (UC) سانتا كروز وكبير مؤلفي الدراسة.
على مدار قرن أو أكثر، تم استخدام أنماط النشاط الكهربائي في جميع أنحاء الدماغ لتحديد الفرق بين النوم واليقظة، بالمعنى الكمي. 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 تكون هناك اختصارات معينة واضحة في أدمغة الحيوانات التي تكون مستيقظة أثناء النوم، والمعروفة باسم المهارة. نوم الموجة البطيئة في نصف الكرة الغربي.
في ستينيات القرن العشرين، شكك الباحثون لأول مرة، ثم اكتشفوا كيفية حدوث ذلك الدلافين والحيتانيات الأخرى يمكن لنصف الدماغ أن يسترخي عندما يكون نشطًا، وفي بعض الأحيان يبقي عينًا واحدة مفتوحة لتتبع الحيوانات المفترسة والحفاظ على الاتصال مع الآخرين.
تُظهِر الفقمات والطيور اختلافات في هذا الجزء من النوم والراحة الجزئية – وهي مقايضة ذكية بين النوم والبقاء على قيد الحياة.
يظهر البشر أيضًا أنماط نوم غير متماثلة مؤقتًا، ولكن ليس بالقدر الذي نشاهده في الحيوانات.
وفي عام 2016، وجد باحثون في جامعة براون بالولايات المتحدة أنه في الليلة الأولى من النوم في مكان غير مألوف، ينطفئ الجانب الأيسر من الدماغ أكثر تنبيهًا للأصوات المختلفة من الحق. ومع اعتيادنا على بيئة نومنا، يتضاءل هذا الاختلاف.
يقول عالم الأعصاب كريستوف كوخ: “إن الدماغ البشري لديه شكل أقل دراماتيكية من النوم في نصف الكرة الغربي من ذلك الموجود في الطيور وبعض الثدييات”. كتب داخل العلمية الأمريكية عندما يتم نشر تلك النتائج.
إذا كان هناك أي شيء يمكن الاعتماد عليه في دماغ الفأر، فإن عدم وضوح حالات الاستيقاظ والنوم لدى البشر قد يكون سمة عصبية نتشاركها مع الحيوانات الأخرى.
قام هوسلر وفريقه بجمع عدة أسابيع من البيانات من تسعة فئران تم زرع أقطاب كهربائية رفيعة في 10 مناطق مختلفة من أدمغتهم، وقاموا بتغذية هذه البيانات في شبكة عصبية اصطناعية تعلمت التمييز بين حالات النوم واليقظة.
تم أخذ عينات من التسجيلات من 100 ميكرومتر (عُشر المليمتر) من أنسجة المخ، ويمكن للخوارزمية تحديد دورات النوم والاستيقاظ بشكل موثوق بناءً على “ومضات” قصيرة في نشاط خلايا الدماغ تدوم من 10 إلى 100 مللي ثانية.
تتسبب هذه الإشارات “المحلية المفرطة” في نوم جزء واحد من دماغ الحيوان بينما تظل الأجزاء الأخرى نشطة ومتنبهة. ومن قبيل الصدفة، لاحظ الباحثون أن هذا حدث عندما توقف الفأر عن الحركة لجزء من الثانية، تقريبًا.
“لقد تمكنا من رؤية نقاط زمنية فردية عندما كانت هذه الخلايا العصبية تنشط، وكان الأمر واضحًا جدًا [the neurons] الانتقال إلى دولة أخرى” يشرح قاد إيدان شنايدر، عالم الأحياء الحسابي بجامعة واشنطن في سانت لويس، الدراسة جنبًا إلى جنب مع ديفيد باركس، طالب دراسات عليا في علوم الكمبيوتر بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.
“في بعض الحالات، يمكن أن تقتصر هذه الومضات على منطقة معينة في الدماغ، وربما أصغر من ذلك.”
إذا تمكنت مجموعات بحثية أخرى من ملاحظة هذه “الومضات”، يعتقد الفريق أن طريقتهم الجديدة لقياس حالات النوم والاستيقاظ يمكن أن تكشف أسرارًا جديدة حول كيفية نومنا.
“هم [the flickers] “اكسر القواعد التي تتوقعها بناءً على مائة عام من الأدب.” هو يقول عالم الأعصاب كيث هنكن من جامعة واشنطن في سانت لويس.
تم نشر الأطروحة علم الأعصاب الطبيعي.
