Неожиданная активность мозга во сне: больше, чем просто отдых
Вы думаете, что мозг выключается, когда вы спите? А вот и нет — он продолжает работать, причём не просто вяло гоняя сигналы, а вовсю «общается» сам с собой. И, что самое интересное, — эта активность может рассказать о скрытых неврологических нарушениях задолго до того, как они начнут проявляться внешне.
Команда учёных из Технологического университета Каунаса (Kaunas University of Technology)проанализировала крайне редкие данные внутричерепной ЭЭГ и обнаружила: разные области коры мозга остаются «на связи» даже в состоянии покоя — причём по-своему, словно говорят на собственных диалектах.
Методы исследования: внутри черепа, вне шаблонов
Каролина Армонайте (Karolina Armonaitė) — нейробиолог и научный сотрудник из Технологического университета Каунаса (Kaunas University of Technology) — работала с данными 55 пациентов, проходивших нейрохирургическое лечение по поводу устойчивой к лекарствам эпилепсии. Уникальность этих данных в том, что электрические сигналы снимались прямо изнутри мозга — а не с поверхности черепа, как в большинстве ЭЭГ-исследований.
«Меня интересовало не то, как болеет мозг, — говорит Армонайте (Armonaitė). — А как он работает, когда всё в порядке. И можем ли мы научиться распознавать эту “норму”, чтобы впоследствии замечать любые отклонения?»
Она сосредоточилась на сенсорных, моторных и слуховых зонах — тех, что изучены лучше всего — и анализировала, как они ведут себя в фазах сна, бодрствования и переходных состояний. Цель — понять, передают ли они информацию по-разному, в зависимости от контекста.
Что показали результаты: мозг «разговаривает» даже в тишине
Ключевая находка? Даже если внешне ничего не происходит — мозг не просто шумит в фоне. Его сигналы несут в себе зашифрованную информацию. Внутренние нейронные диалоги не прекращаются ни на минуту, даже в глубоком сне.
Исследование дало старт созданию новых вычислительных методов, позволяющих «чертить карту» мозга не на анатомическом, а на электрическом уровне — в реальном времени.
«Это можно сравнить с тем, как ты по голосу различаешь знакомого человека, даже если не видишь его. Точно так же мы можем различать зоны мозга по их “речи” — уникальному паттерну активности», — поясняет Армонайте (Armonaitė).
Кора мозга: от старой карты к цифровым двойникам
Интересно, что мы до сих пор пользуемся картой мозга, составленной более 100 лет назад — немецким нейробиологом Корбиньяном Бродманом (Korbinian Brodmann). Его условные «зоны» стали основой нейронауки на десятилетия. Но время идёт — и мы наконец приближаемся к возможности составить «живую» карту, построенную не на анатомии, а на динамике работы мозга.
Армонайте (Armonaitė) считает, что в будущем это позволит нам создавать так называемых цифровых двойников — модели конкретных зон мозга, в которых можно будет «тестировать» разные виды стимуляции или терапии, не трогая сам мозг пациента.
Что это даст пациентам: не просто наука, а практический инструмент
Одна из самых многообещающих сфер применения таких карт — диагностика сна и нейродегенеративных заболеваний. Сегодняшние методы чаще всего оценивают сон поверхностно. А вот если смотреть глубже — на активность отдельных зон — можно уловить тонкие, едва заметные отклонения.
«Сон — это не просто отключение. Это важный, динамичный процесс: здесь и консолидация воспоминаний, и “уборка” метаболических отходов, и перекладка синаптических связей. Любые сбои в этих задачах могут указывать на начинающееся заболевание — например, болезнь Альцгеймера», — говорит Армонайте (Armonaitė).
Она уверена: если мы точно знаем, как должна вести себя “здоровая” кора в покое, мы можем отследить малейшие отклонения от нормы — и тем самым диагностировать болезнь до появления симптомов.
Итого: когда мозг молчит — он всё равно что-то говорит
Исследование Армонайте (Armonaitė) — не просто ещё одна работа для полки. Это шаг к совершенно новому пониманию мозга — не как набора анатомических «деталей», а как живой, гибкой системы, говорящей на электрическом языке. Уловить его «диалекты» — значит научиться слышать сигналы беды, прежде чем станет слишком поздно.
И пусть до клинического применения этих методик ещё далеко, путь уже начат. А это, согласитесь, совсем не мелочь.
Литература.
“Analysis of power law behavior of local cortical neurodynamics” by Karolina Armonaitė et al. Physica D: Nonlinear Phenomena
