Совершен новый прорыв в изучении быстрого сна

Одним из странных факторов, определяющих сновидения, является то, что активность наших мозговых волн во время этого важного этапа сна напоминает активность бодрствующего мозга.

Из-за этого исследователям было трудно определить, когда субъект входит в стадию быстрого сна, используя только данные электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Другие физиологические маркеры наряду с данными ЭЭГ необходимы для подтверждения быстрого сна, включая, конечно, быстрое движение глаз и тип мышечного паралича, называемый атонией.

Теперь новое исследование впервые сосредоточилось на новой сигнатуре ЭЭГ, которая может идентифицировать, когда субъект находится в стадии быстрого сна. Исследование, проводимое учеными из Калифорнийского университета в Беркли, первоначально было инициировано группой анестезиологов, желающих лучше понять, в каком бессознательном состоянии находились их патенты во время операции.

«Мы часто говорим нашим пациентам: «Теперь вы заснете», и мне было любопытно, насколько эти два состояния на самом деле пересекаются», — говорит Жанна Ленднер, автор исследования. «Анестезия может иметь некоторые побочные эффекты. Если мы немного узнаем о том, как они накладываются друг на друга — возможно, анестезия нарушает некоторые пути сна — мы сможем улучшить анестезию в долгосрочной перспективе».

Более века ученые изучали электрическую активность мозга, используя показания ЭЭГ. Помимо помощи в диагностике эпилепсии, данные ЭЭГ предлагают полезную информацию о сознательных и бессознательных состояниях, помогая врачам, например, понять активность мозга у пациентов в коме.

Как правило, измерения ЭЭГ позволяют определить, находится ли человек в состоянии бодрствования, в глубоком сне или находится под наркозом. Однако, когда человек входит в фазу быстрого сна и сновидения, данные ЭЭГ становятся зашумленными и напоминают активность мозга при бодрствовании.

Конечно, другие данные наблюдений могут легко указывать на то, что человек явно спит, а не бодрствует, но до сих пор исследователи не могли найти закономерность в данных ЭЭГ во сне, чтобы предложить объективную нейрофизиологическую меру, чтобы отличить быстрый сон от бодрствования.

«Есть фоновая активность, которая не ритмична, и мы довольно долгое время не обращали на нее внимания», — объясняет Ленднер. «Иногда это называют шумом, но это не шум; он несет в себе много информации, в том числе о лежащем в основе уровне возбуждения. Этот показатель позволяет отличить быстрый сон от бодрствования, глядя только на ЭЭГ».

Углубляясь в этот «шум» ЭЭГ, известный как активность 1 / f, новое исследование характеризует новый паттерн, который может быть напрямую связан с быстрым сном. Паттерн ЭЭГ отличается от любой активности, наблюдаемой во время бодрствования, и предлагает исследователям первый независимый нейрофизиологический маркер, указывающий, что человек спит.

«Эти новые данные показывают, что в электрической статике человеческого мозга есть нечто совершенно уникальное — простая подпись», — говорит соавтор исследования Мэтью Уокер. «И если мы впервые измерим эту простую электрическую сигнатуру, мы сможем точно определить, какое состояние сознания испытывает человек — сновидение, бодрствование, наркоз или глубокий сон».

Идентификация этой конкретной сигнатуры REM (быстрого сна) поможет ученым провести новые исследования активности мозга во время анестезии — состояния мозга, которое до сих пор остается загадкой для нейробиологов.

Роберт Найт, старший автор нового исследования, также указывает, как эта новая сигнатура ЭЭГ может помочь врачам лучше понять различные степени сознания у пациентов в коме.

«Что еще более важно, я думаю, что это еще один показатель для оценки состояния комы», — говорит Найт. «1 / f очень чувствителен. Он может решить, например, если кто-то был в минимальном сознательном состоянии и не двигался, и были ли они более бдительными, чем вы думаете».

Новое исследование было опубликовано в журнале eLife.