Khi chúng ta ở trong một giấc ngủ sâu, hoạt động của não bộ của chúng ta tăng vọt và chảy thành những đợt sóng lớn, rõ ràng, giống như nhìn một làn sóng cơ thể người trồi lên và ngồi xuống xung quanh một sân vận động thể thao. Thật khó để bỏ lỡ.

Nghiên cứu mới với những con khỉ phát hiện ra rằng những chu kỳ tương tự tồn tại trong giấc ngủ như trong giấc ngủ, nhưng chỉ có những phần nhỏ ngồi và đứng cùng nhau chứ không phải toàn bộ sân vận động. Cứ như thể những phần nhỏ của não đang ngủ một cách độc lập và thức dậy mọi lúc.

Hơn nữa, có vẻ như là khi các tế bào thần kinh đã chuyển sang trạng thái hoạt động mạnh hơn, hay còn gọi là trạng thái, thì chúng sẽ phản ứng tốt hơn với thế giới. Các tế bào thần kinh cũng dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái bật khi chú ý đến một nhiệm vụ. Phát hiện này cho thấy các quá trình điều chỉnh hoạt động của não trong giấc ngủ cũng có thể đóng vai trò chú ý.

Chú ý chọn lọc tương tự như làm cho các phần nhỏ trong não của bạn tỉnh táo hơn một chút, Martin nói Tatiana Engel, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Stanford và là đồng tác giả của nghiên cứu, xuất hiện trong Khoa học. Cựu sinh viên tốt nghiệp Nicholas Steinmetz là đồng tác giả khác, người đã thực hiện các thí nghiệm sinh lý thần kinh trong phòng thí nghiệm của Tirin Moore, một giáo sư về sinh học thần kinh và là một trong những tác giả cao cấp.

Ghim và tế bào thần kinh

Hiểu những chu kỳ mới được phát hiện này đòi hỏi phải biết một chút về cách tổ chức bộ não. Nếu bạn chọc trực tiếp vào não, tất cả các tế bào não bạn đánh sẽ phản ứng với cùng một loại. Trong một cột, tất cả họ có thể đang phản ứng với các đối tượng trong một phần cụ thể của trường thị giác, ví dụ, phía trên bên phải.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng số lượng cho các bộ chân rất nhạy có thể ghi lại hoạt động từ một cột tế bào thần kinh trong não. Trước đây, mọi người đã biết rằng các nơ-ron riêng lẻ trải qua các giai đoạn ít nhiều hoạt động, nhưng với lần thăm dò này, lần đầu tiên họ thấy rằng tất cả các tế bào thần kinh trong một cột nhất định đã cùng nhau đạp xe giữa lúc bắn rất nhanh sau đó bắn với tốc độ chậm hơn nhiều tỷ lệ, tương tự như chu kỳ phối hợp trong giấc ngủ.

Kwabena Boahen, giáo sư về kỹ thuật điện sinh học và kỹ thuật điện và là tác giả cao cấp của bài báo cho biết. Sau đó, đột nhiên họ chỉ chuyển sang tốc độ bắn thấp. Việc bật và tắt này luôn diễn ra, như thể các nơ-ron đang lật một đồng xu để quyết định xem chúng sẽ được bật hay tắt.

Các chu kỳ đó xảy ra theo thứ tự giây hoặc phân số giây, không thể nhìn thấy khi thức vì sóng không lan truyền ra ngoài cột đó, không giống như trong giấc ngủ khi sóng lan truyền gần như toàn bộ não và dễ dàng phát hiện.

Chú ý

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các trạng thái hoạt động cao hơn và thấp hơn liên quan đến khả năng đáp ứng với thế giới. Nhóm nghiên cứu đã thăm dò trong một vùng não ở những con khỉ đặc biệt phát hiện một phần của thế giới thị giác. Những con khỉ đã được huấn luyện để chú ý đến một gợi ý cho thấy rằng một cái gì đó trong một phần đặc biệt của trường thị giác, phía trên bên phải, nói, hoặc phía dưới bên trái, đã thay đổi một chút. Những con khỉ sau đó đã điều trị nếu chúng xác định chính xác rằng chúng đã thấy sự thay đổi đó.

Khi nhóm nghiên cứu đưa ra một gợi ý về nơi có thể xảy ra thay đổi, các tế bào thần kinh trong cột cảm nhận rằng một phần của thế giới bắt đầu dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái hoạt động. Về bản chất, tất cả đều tiếp tục lật giữa các trạng thái cùng một lúc, nhưng họ đã dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái hoạt động nếu họ chú ý. Nếu sự thay đổi kích thích xuất hiện khi các tế bào ở trạng thái hoạt động mạnh hơn, khỉ cũng có nhiều khả năng xác định chính xác sự thay đổi.

Con khỉ rất giỏi trong việc phát hiện những thay đổi kích thích khi tế bào thần kinh ở cột đó ở trạng thái bật nhưng không ở trạng thái tắt, theo Eng Engel nói. Ngay cả khi con khỉ biết chú ý đến một khu vực cụ thể, nếu các tế bào thần kinh đạp xe đến trạng thái hoạt động thấp hơn, con khỉ thường xuyên bỏ lỡ sự thay đổi kích thích.

Engel cho biết phát hiện này là một cái gì đó có thể quen thuộc với nhiều người. Đôi khi bạn nghĩ rằng bạn đang chú ý, cô ấy chỉ ra, nhưng bạn vẫn sẽ bỏ lỡ mọi thứ.

Các nhà khoa học cho biết những phát hiện này cũng liên quan đến công việc trước đây, phát hiện ra rằng động vật và con người cảnh giác hơn có xu hướng có đồng tử giãn hơn. Trong công việc hiện tại, khi các tế bào não dành nhiều thời gian hơn trong trạng thái hoạt động, đồng tử của khỉ cũng giãn ra nhiều hơn. Các phát hiện cho thấy sự tương tác giữa các dao động đồng bộ trong não, chú ý đến một nhiệm vụ và các dấu hiệu cảnh báo bên ngoài.

Có vẻ như các cơ chế gây chú ý và kích thích khá phụ thuộc lẫn nhau, ông Moore Moore nói.

Điều này có tiết kiệm năng lượng không?

Một câu hỏi xuất phát từ công việc này là tại sao các tế bào thần kinh chuyển sang trạng thái hoạt động thấp hơn khi chúng ta thức. Tại sao không chỉ ở trong trạng thái hoạt động nhiều hơn trong trường hợp đó là khi con hổ răng kiếm tấn công?

Một câu trả lời có thể liên quan đến năng lượng. Có một chi phí trao đổi chất liên quan đến các nơ-ron bắn ra mọi lúc, Giáo sư Boahen nói. Bộ não sử dụng rất nhiều năng lượng và có thể cho các tế bào cơ hội thực hiện năng lượng tương đương với việc ngồi xuống cho phép não tiết kiệm năng lượng.

Ngoài ra, khi tế bào thần kinh hoạt động rất mạnh, chúng tạo ra các sản phẩm phụ của tế bào có thể làm hỏng các tế bào. Engel chỉ ra rằng các trạng thái hoạt động thấp có thể cho phép thời gian để loại bỏ chất thải thần kinh này.

Bài báo này gợi ý những nơi cần tìm những câu trả lời này

Về các tác giả

Các đồng tác giả khác bao gồm các đồng nghiệp từ Đại học Newcastle. Tài trợ đến từ NIH, Stanford NeuroV Adventures, HHMI, MRC và Wellcome Trust.

nguồn: Đại học Stanford

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon