نتایج این پژوهش در مجله Communications Biology منتشر شده است.
مغز هنگام رؤیا دیدن بسیار فعال است
اگرچه خواب معمولاً حالتی آرام به نظر میرسد، اما مرحله REM یکی از فعالترین مراحل فعالیت مغز محسوب میشود. در این مرحله: فعالیت مغز شباهت زیادی به بیداری دارد. چشمها بهسرعت حرکت میکنند. بیشتر رؤیاهای واضح شکل میگیرند. عضلات بدن تقریباً در حالت استراحت کامل قرار دارند.
پژوهشگران میگویند این مرحله در پردازش حافظه، تنظیم احساسات و ارتباط میان بخشهای مختلف مغز نقش مهمی دارد، هرچند عملکرد دقیق آن هنوز بهطور کامل شناخته نشده است.
افزایش خونرسانی، اما کاهش انرژی سلولهای عصبی
محققان برای بررسی تغییرات متابولیکی مغز، با استفاده از فناوری تصویربرداری فلورسانس، فعالیت مغز موشها را در هنگام خواب بررسی کردند.
آنها سه شاخص اصلی را اندازهگیری کردند: میزان خونرسانی به مغز سطح پیرووات در سلولهای پشتیبان مغز (آستروسیتها) میزان ATP، مهمترین منبع انرژی سلولهای عصبی
نتایج نشان داد که پیش از ورود به مرحله REM، جریان خون مغز افزایش مییابد و آستروسیتها سوخت بیشتری در اختیار دارند. اما برخلاف انتظار، میزان ATP در نورونها کاهش پیدا میکند.
به گفته پژوهشگران، این موضوع نشان میدهد افزایش خونرسانی لزوماً به معنای افزایش انرژی قابل استفاده برای سلولهای عصبی نیست.
چرا ATP کاهش پیدا میکند؟
دانشمندان هنوز پاسخ قطعی برای این پرسش ندارند، اما چند احتمال مطرح شده است: نورونها هنگام رؤیا دیدن و پردازش حافظه، ATP را با سرعت بسیار زیادی مصرف میکنند. انتقال سوخت از آستروسیتها به نورونها ممکن است در مرحله REM تغییر کند. عملکرد میتوکندریها، که مسئول تولید ATP هستند، ممکن است در این مرحله بهطور موقت دچار تغییر شود.
پژوهشگران تأکید میکنند کاهش ATP الزاماً به معنای کمبود انرژی نیست، بلکه ممکن است نشاندهنده آن باشد که مصرف انرژی از سرعت تولید آن پیشی گرفته است.
مغز پیش از آغاز رؤیا آماده میشود
یکی دیگر از یافتههای جالب این مطالعه آن بود که حدود ۵۰ ثانیه پیش از شروع رسمی مرحله REM، جریان خون در بخشهای پشتی مغز افزایش مییابد و سپس این افزایش به قسمتهای جلویی مغز گسترش پیدا میکند.
این موضوع نشان میدهد مغز پیش از آغاز رؤیا، خود را برای نیازهای بالای انرژی آماده میکند.
چرا این کشف اهمیت دارد؟
این مطالعه نشان میدهد سیستم تأمین انرژی مغز بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد. حتی با افزایش خونرسانی و فراهم شدن سوخت بیشتر، سلولهای عصبی ممکن است همچنان با کاهش ذخایر انرژی مواجه شوند.
پژوهشگران معتقدند شناخت بهتر این سازوکار میتواند به درک نقش خواب در تقویت حافظه، یادگیری و عملکرد مغز کمک کند و حتی در آینده الهامبخش طراحی سامانههای هوش مصنوعی کممصرفتر باشد.
نتایج این پژوهش نشان میدهد مغز در مرحله خواب REM، که بیشتر رؤیاها در آن رخ میدهد، فعالیت بسیار بالایی دارد و انرژی را سریعتر از سرعت جایگزینی آن مصرف میکند. هرچند خونرسانی و سوخترسانی به مغز افزایش مییابد، اما سطح ATP در نورونها کاهش پیدا میکند. این یافته میتواند توضیح دهد چرا برخی افراد پس از خوابهای طولانی یا رؤیاهای بسیار واضح، احساس خستگی ذهنی میکنند. البته این پژوهش روی موشها انجام شده است و برای تأیید نتایج آن در انسان، مطالعات بیشتری مورد نیاز است.
