Misterele somnului - descoperite prin intermediul RMN-ului

Anjali Tarun, asistent în cadrul EPFL‘s Medical Image Processing Laboratory, și-a propus să investigheze activitatea creierului în timpul somnului utilizând imagistica prin rezonanță magnetică sau, pe scurt, RMN. În timpul acestor experimente, Anjali Tarun s-a bazat pe electroencefalogramă (EEG) pentru a identifica momentul în care adormeau participanții studiului și pentru a identifica diferitele etape ale somnului. Ulterior, a examinat imaginile RMN pentru a genera hărți spațiale ale activității neuronale și pentru a determina diferite stări ale creierului, obținând rezultate surprinzătoare.

Investigarea activității creierului din timpul somnului de către oamenii de știință a prins avânt în ultimii ani, creierul nostru fiind mult mai activ decât se considera înainte. Starea noastră de conștiență se schimbă semnificativ în timpul etapelor somnului profund, la fel ca în comă sau sub anestezie generală. În trecut, datele despre activitatea neuronală erau colectate utilizând electroencefalografia (EEG), o metodă care presupune măsurarea activității creierului prin electrozi așezați de-a lungul scalpului pacientului. În prezent, tehnica RMN a fost tot mai utilizată, „scanările RMN măsurând activitatea neuronală prin detectarea răspunsului hemodinamic al structurilor din creier, oferind astfel informații importante în plus față de EEG”.

În cadrul studiului realizat de Anjali Tarun, dificultatea a pornit din zgomotul pe care îl fac mașinile de RMN, nefiind ușor să efectueze RMN cerebrale participanților în timp ce dormeau. Însă, lucrând cu Sophie Schwartz de la University of Geneva și cu Nikolai Axmacher de la Ruhr-Universität Bochum, Anjali Tarun a putut utiliza simultan date RMN și EEG de la aproximativ 30 de persoane. Datele privind activitatea creierului au fost colectate pe o perioadă de aproximativ 2 ore, în timp ce participanții dormeau într-un aparat RMN. „Două ore este un timp relativ lung, ceea ce înseamnă că am reușit să obținem un set de date rare și valabile. RMN-urile efectuate în timp ce un pacient îndeplinește o sarcină cognitivă durează de obicei în jur de 10-30 de minute”.

Rezultatele studiului au fost, într-adevăr, surprinzătoare. „Am calculat exact de câte ori rețelele formate din diferite părți ale creierului au devenit active în fiecare etapă a somnului. Am descoperit că, în timpul etapelor ușoare ale somnului, adică între momentul în care adormiți și momentul când intrați într-o stare de somn profund, activitatea creierului scade. Dar comunicarea între diferite părți ale creierului devine mult mai dinamică. Credem că acest lucru se datorează instabilității stărilor cerebrale în această fază. Ceea ce ne-a surprins cu adevărat în toate acestea a fost paradoxul din rezultate. În timpul fazei de tranziție de la lumină la somn profund, activitatea creierului în diferite zone a crescut, dar interacțiunea între zone ale creierului a scăzut. Acest lucru indică incapacitatea rețelelor creierului de a se sincroniza”.

Conștiința este, în general, asociată cu rețele neuronale legate de procesele noastre de introspecție, memoria episodică și gândirea spontană. „Am văzut că rețeaua dintre regiunile anterioare și posterioare a scăzut în activitate, acest lucru devenind din ce în ce mai pronunțat odată cu creșterea adâncimii somnului. O defalcare similară a rețelelor neuronale a fost observată și în cerebel, care este de obicei asociat cu controlul motor”.

În acest moment, oamenii de știință nu știu exact de ce se întâmplă aceste mecanisme, însă descoperirile lor sunt un prim pas către o mai bună înțelegere a stării din timpul somnului. „Descoperirile noastre arată că starea de conștiență este rezultatul interacțiunilor dintre diferite regiuni ale creierului și nu în activitatea localizată a creierului”, adaugă Anjali Tarun. „Studiind modul în care starea noastră este modificată în timpul diferitelor etape ale somnului și ce înseamnă asta în ceea ce privește activitatea rețelei creierului, putem înțelege și explica mai bine diversele funcții ale creierului care ne caracterizează drept ființe umane”.

sursa: Science Daily