Te-ai întrebat vreodată ce se întâmplă în creierul tău când stai treaz o zi, o noapte și o altă zi, înainte de a te culca în sfârșit? Ei bine, tocmai am aflat.

Acesta a fost cunoscut de mulți ani faptul că cât de somnori suntem, cât de bine putem aduna numere, să fim atenți sau să desfășurăm o sarcină de memorie de lucru depinde de cât timp am fost treji și de momentul zilei. De obicei, dacă rămânem treji pe o perioadă de două zile (o zi, o noapte și apoi a doua zi), primele 16 ore cam așa sunt de veghe - performanța este bună și nu se schimbă prea mult.

Dar apoi, pe măsură ce intrăm în „noaptea biologică”, așa cum este indicat de o creștere a hormonului melatonină, performanța se deteriorează rapid și atinge un nivel minim în jurul orei 6-8 dimineața următoare. În a doua zi, performanța poate deveni puțin mai bună (dar totuși mult sub cea din prima zi) și revine la nivelurile normale, de bază, numai după un somn bun.

Caracteristica cheie a acestei cronologii de performanță este că nu se deteriorează liniar în funcție de cât timp ați fost treaz, ci este modulată în funcție de ora din zi. De fapt, știm acum că nu de fapt „ora din zi”, ci „ora biologică internă a zilei” provoacă efectele pierderii somnului. La nivel comportamental, atunci, funcția creierului este determinată de efectele combinate ale ritmicității circadiene și ale homeostaziei somnului - presiunea somnului care se acumulează în timpul stării de veghe și se disipează în timpul somnului.

Ritm circadian

Ritmicitatea circadiană poate fi observată în multe aspecte ale comportamentului și fiziologiei și este generată de ceasurile circadiene în aproape fiecare celulă din creier și corp. La nivel local, aceste ritmuri sunt generate printr-o buclă de feedback de proteine ​​de ceas pe gene de ceas care exprimă informații genetice care sunt apoi traduse în proteine

Toate aceste ceasuri - inclusiv ceasurile creierului - sunt sincronizate de un director / conductor central situat într-o zonă a creierului numită nucleul suprachiasmatic din hipotalamus. Această zonă a creierului conduce, de asemenea, ritmul melatoninei în sânge și salivă.

Deci, cum funcționează această acțiune combinată de ritmicitate circadiană și homeostazie a somnului? Ei bine, în timpul zilei biologice, ceasul circadian generează un semnal de alertă sau de veghe care devine mai puternic pe măsură ce ziua progresează și atinge puterea maximă seara. Acest lucru poate părea puțin paradoxal, dar acest semnal trebuie să devină mai puternic pe măsură ce ziua progresează, deoarece presiunea somnului crește și cu cât suntem mai treji - așa că ceva trebuie să ne țină atenți.

Dar pe măsură ce intrăm în noaptea biologică, starea de veghe care promovează semnalul circadian se disipează și se transformă într-un semnal care promovează somnul, cu o putere maximă în jurul orelor 6-8am. Din nou, acest lucru poate părea un pic paradoxal, dar în condiții normale când dormim noaptea, acest lucru este util, deoarece semnalul de promovare a somnului ne permite să continuăm să dormim bine chiar și după șase sau șapte ore când presiunea somnului s-a disipat.

Problemele apar atunci când rămânem treji noaptea și a doua zi, totuși. În timpul nopții, presiunea somnului rămâne ridicată și chiar crește deoarece suntem treji. Semnalul circadian nu se mai opune acestei presiuni și ne străduim să rămânem treji și să performăm. A doua zi, ceasul circadian, care încă bifează indiferent dacă suntem sau nu adormiți, începe să promoveze din nou semnalele trezite, astfel încât devine puțin mai ușor să se interpreteze și să rămână treaz.

Cum arată asta în creier?

Totul este bine și are sens. Într-adevăr, acest model de lucru este larg acceptat din ceea ce am văzut că se întâmplă când vine vorba de comportament. Dar cum arată această acțiune combinată a ritmului circadian și a homeostaziei somnului în creierul uman

Echipa noastră de cercetători, de la Universitatea din Liege și Universitatea din Surrey, a scanat creierul a 33 de persoane folosind imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (IRMF) - care oferă o imagine detaliată a nivelurilor de activitate neuronală din tot creierul - cărora li s-a lipsit somnul două zile și după o perioadă de somn recuperator. De asemenea, am măsurat nivelurile de melatonină pentru a avea un bun indicator al timpului biologic intern, care variază între indivizi. Rezultatele noastre sunt publicat în Science.

Pentru fiecare participant, au fost obținute 13 imagini ale creierului în timp ce desfășurau o sarcină simplă în timp de reacție. Douăsprezece imagini ale creierului au fost colectate în timpul lipsei de somn, uneori caracterizate de acele schimbări rapide observate anterior pentru performanță seara și dimineața. A treisprezecea imagine a fost făcută după somnul de recuperare.

Activitatea în mai multe regiuni ale creierului și, în special, în zonele subcorticale (cum ar fi talamusul, un centru major pentru transmiterea informațiilor către cortex), a urmat un model ritmic (circadian) de 24 de ore al cărui moment, în mod surprinzător, a variat între regiunile creierului. Alte regiuni ale creierului - în special zonele cerebrale frontale, inclusiv zone de asociere de ordin superior - a arătat o reducere a activității cu timpul treaz, urmată de o revenire la nivelurile de privare înainte de somn după somnul de recuperare. Unele regiuni ale creierului au afișat un model care a fost o combinație între un model ritmic și un declin asociat cu timpul treaz.

Și mai surprinzător, aceste efecte ale pierderii somnului asupra activității creierului au fost mult mai răspândite atunci când participanții au efectuat o sarcină simplă în timp de reacție, comparativ cu o sarcină mai complexă, care depinde de memorie.

Ceea ce înseamnă toate acestea este că diferite regiuni ale creierului par a fi afectate diferit de pierderea somnului și de ritmul circadian și, în general, rezultatele demonstrează atât omniprezența acestor efecte, dar și similitudinea și natura locală a acestor influențe.

Varietatea răspunsurilor cerebrale arată cât de complexe sunt mecanismele prin care creierul răspunde la pierderea somnului. Ne ajută să înțelegem cum creierul ar putea menține performanța în timpul zilei și al nopții. Aceste rezultate pot liniști lucrătorii în schimb și persoanele care lucrează ore foarte lungi care se luptă să acorde atenție și să se concentreze asupra locului lor de muncă, în special în primele ore ale dimineții. Da, creierul tău va fi diferit noaptea decât ziua. De asemenea, ei sugerează că, dacă lucrați târziu, ar putea fi mai bine să îl încheiați, să dormiți puțin și să începeți din nou dimineața.

Ne poate ajuta chiar să înțelegem mai bine de ce multe simptome în condițiile psihiatrice și neurodegenerative crește și se diminuează și de ce dimineața devreme după o noapte fără somn ne străduim să menținem atenția, în timp ce seara nu este o problemă.

Despre autor

Derk-Jan Dijk, profesor de somn și fiziologie și director al Centrului de cercetare a somnului din Surrey, Universitatea din Surrey

Pierre Maquet, director de cercetare, Cyclotron Research, Université de Liège

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon