Активность мозга дает представление об усталости и психическом здоровье

Каждый человек знаком с ощущением усталости, однако наука до сих пор сталкивается с трудностями при её точном и объективном измерении. Новое международное исследование, проведённое при участии Мичиганского университета, сделало значительный шаг вперёд, показав, как активность мозга меняется в течение дня, вплоть до уровня отдельных нейронов.



Учёные использовали мышей для изучения мозговой активности во время бодрствования и сна. Эти животные часто применяются в нейронаучных исследованиях, так как структура их мозга и основные функции во многом сходны с человеческими. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS Biology, а над проектом сотрудничали специалисты из США, Японии и Швейцарии.

Основная цель исследования заключалась в том, чтобы выяснить, как мозг реагирует на накопление усталости в течение дня и каким образом сон способствует восстановлению нормальной работы нейронных сетей. По словам ведущего автора, профессора Мичиганского университета Даниэля Форджера, мозг не просто «замедляется» при усталости. На самом деле происходят сложные и глубокие изменения: по мере увеличения времени бодрствования активность различных областей мозга заметно смещается, и многие из этих изменений «сбрасываются» во сне.

Для анализа этих процессов исследователи разработали новый метод отслеживания активности мозга по всему объёму органа с течением времени, объединив передовые лабораторные эксперименты и компьютерную обработку данных.

Учёные из Японии и Швейцарии создали технологию, позволяющую активным нейронам «светиться». Под мощным микроскопом активные клетки визуализировались в реальном времени, что давало возможность точно определять, какие участки мозга работают и когда. Для создания трёхмерных изображений мозга мышей применялась микроскопия светового листа, позволяющая фиксировать активность сразу во всём мозге, а не только в отдельных областях. В то же время команда Мичиганского университета разработала инструменты для анализа огромного объёма полученных данных.

Результаты оказались впечатляющими. После пробуждения активность мозга начиналась в глубоких отделах, отвечающих за базовые функции, такие как поддержание бодрствования и движение. С увеличением времени бодрствования активность постепенно смещалась к коре головного мозга, которая отвечает за мышление, планирование и принятие решений.

Это смещение свидетельствует о том, что мозг ежедневно реорганизуется: разные области берут на себя большую нагрузку в зависимости от продолжительности бодрствования. Один из исследователей сравнил этот процесс с городским движением: дороги остаются неизменными, но интенсивность транспортного потока меняется в зависимости от времени суток.

Выводы работы имеют практическое значение, поскольку люди часто недооценивают собственную усталость и продолжают выполнять сложные задачи, несмотря на снижение когнитивной эффективности. Это особенно опасно в профессиях, требующих высокой концентрации, таких как пилотирование, хирургия или длительные поездки за рулём. Учёные надеются, что их исследование в будущем позволит выявлять биологические маркеры, указывающие на чрезмерную усталость и невозможность безопасного выполнения определённых задач.

Хотя методы, использованные в исследовании, напрямую к людям применить нельзя, заложенные принципы могут быть адаптированы. Разработанные компьютерные модели способны дополнить существующие методы, такие как сканирование мозга или электрофизиологическая регистрация активности, и помочь в оценке уровня усталости у человека.
Источник: knowridge.com