بزرگنمايي:

سیاست و بازاریابی - ایسنا/ رؤیا دیدن ممکن است برای مغز به‌ طرز شگفت‌انگیزی انرژی‌بر باشد؛ به‌ طوری که نورون‌ها حتی همزمان با افزایش سوخت‌رسانی، انرژی بیشتری مصرف کنند. دانشمندان در مرحله حرکت سریع چشم یا رِم (REM) خواب که بیش از همه با رؤیا دیدن مرتبط است، یک پارادوکس مصرف انرژی شگفت‌انگیز در مغز کشف کرده‌اند. جریان خو

ایسنا / رؤیا دیدن ممکن است برای مغز به‌ طرز شگفت‌انگیزی انرژی‌بر باشد؛ به‌ طوری که نورون‌ها حتی همزمان با افزایش سوخت‌رسانی، انرژی بیشتری مصرف کنند.
دانشمندان در مرحله حرکت سریع چشم یا رِم (REM) خواب که بیش از همه با رؤیا دیدن مرتبط است، یک پارادوکس مصرف انرژی شگفت‌انگیز در مغز کشف کرده‌اند. جریان خون به مغز حتی پیش از آغاز خواب رم شروع به افزایش می‌کند، اما انرژی موجود در دسترس نورون‌ها که با آدنوزین تری‌ فسفات اندازه‌گیری می‌شود، سپس کاهش می‌یابد. این یافته نشان می‌دهد که رؤیا دیدن ممکن است به پردازش‌های درونی آن‌قدر شدیدی نیاز داشته باشد که نورون‌ها انرژی را سریع‌تر از سرعت تامین آن مصرف کنند.
مغز در مقایسه با بیشتر اندام‌های بدن، مقدار بسیار زیادی انرژی مصرف می‌کند. با این حال، حتی زمانی که انرژی محدود است، مغز می‌تواند با تنظیم نحوه استفاده از منابع موجود، به پردازش اطلاعات ادامه دهد. دانشمندان هنوز در تلاش‌اند بفهمند مغز چگونه هنگام تغییر وضعیت‌های مختلف، بودجه انرژی خود را مدیریت می‌کند.
خواب فرصت مناسبی برای بررسی این موضوع فراهم می‌کند. اگرچه بدن در حال استراحت است، مغز همچنان فعال باقی می‌ماند؛ به‌ ویژه در مرحله خواب با حرکت سریع چشم یا رم که ارتباط نزدیکی با رؤیا دیدن و پردازش حافظه دارد. خواب رم اغلب «خواب متناقض» نامیده می‌شود، زیرا بدن عمدتا بی‌حرکت است، اما فعالیت مغز شباهت زیادی به زمان بیداری دارد.
پژوهشگران دانشگاه توهوکو اکنون یک پارادوکس دیگر در خواب رم شناسایی کرده‌اند. در این مرحله، به نظر می‌رسد میزان انرژی ورودی به مغزِ در حال رؤیا دیدن افزایش می‌یابد، اما سطح مولکول انرژی‌ که نورون‌ها مستقیما از آن استفاده می‌کنند، کاهش پیدا می‌کند.
پروفسور «کو ماتسویی» از دانشگاه توهوکو می‌گوید: تا به حال شده بعد از یک خواب و رؤیای بسیار زنده احساس خستگی کنید؟ خواب ممکن است آرام به نظر برسد، اما مغز، به‌ویژه هنگام رؤیا دیدن، بسیار فعال است. این پارادوکس توجه ما را جلب کرد و می‌خواستیم مبنای علمی این موضوع را بررسی کنیم که چرا رؤیا دیدن به‌ نوعی خسته‌کننده است.
تماشای مغز در حال خواب، به‌ صورت لحظه‌به‌لحظه
برای بررسی اتفاقاتی که در مغز هنگام خواب از نظر انرژی رخ می‌دهد، پژوهشگران از نوعی رزین قابل سخت‌شدن با نور فرابنفش استفاده کردند تا جمجمه موش‌ها را شفاف نگه دارند و بتوانند مغز آنها را در هنگام خواب طبیعی مشاهده کنند.
آنها با استفاده از تصویربرداری فلورسانس میدان گسترده، تغییرات حجم خون در مغز را به‌ عنوان نشانه‌ای از میزان سوخت ورودی به مغز بررسی کردند. همچنین میزان آدنوزین تری‌ فسفات نورونی، یعنی مولکول انرژی‌ که نیروی مورد نیاز نورون‌ها را تامین می‌کند و همچنین مقدار پیرووات در سلول‌های آستروسیت را اندازه‌گیری کردند. پیرووات ترکیبی مهم در فرایند سوخت‌وساز انرژی است که گلوکز موجود در خون را به فرایند تولید انرژی در مغز مرتبط می‌کند.
خواب غیر رم به‌ خاطر فعالیت شدید نورون‌ها در محدوده فرکانسی دلتا شناخته شده است، اما نوسانات کوچک‌تری در محدوده فرکانسی تتا نیز رخ می‌دهد. پژوهشگران دریافتند که تغییرات این امواج تتا می‌تواند تغییرات حجم خون مغز را چند ثانیه بعد پیش‌بینی کند.
این الگو نشان می‌دهد که مغز در هنگام خواب، رگ‌های خونی خود را در واکنش به تغییرات فعالیت نورونی و نیازهای متابولیکی تنظیم می‌کند.
مغز پیش از شروع خواب رم خود را آماده می‌کند
با انتقال مغز از خواب غیر رم به خواب رم، الگوی متفاوتی ظاهر شد.
حدود ۵۰ ثانیه پیش از شروع رسمی مرحله رم، حجم خون مغز شروع به افزایش کرد. این تغییر ابتدا در بخش پشتی قشر مغز آغاز شد و سپس به سمت جلو حرکت کرد. این موضوع نشان می‌دهد که یک فرایند گسترده در مغز ممکن است از پیش، آن را از نظر متابولیکی برای ورود به مرحله رم آماده کند.
پس از آغاز خواب رم، میزان پیرووات در سلول‌های آستروسیت نیز افزایش یافت. این افزایش می‌تواند نشان‌دهنده دسترسی بیشتر به سوخت متابولیکی یا افزایش فعالیت فرایند گلیکولیز در آستروسیت‌ها باشد. اما همزمان، میزان آدنوزین تری‌ فسفات در نورون‌ها کاهش یافت.
چرا انرژی نورون‌ها هنگام رؤیا دیدن کاهش می‌یابد؟
برای کاهش آدنوزین تری‌ فسفات چند توضیح احتمالی وجود دارد. ممکن است نورون‌ها در طول خواب رم مقدار زیادی آدنوزین تری‌ فسفات مصرف کنند تا فرایندهایی مانند سازمان‌دهی مجدد سیناپس‌ها مرتبط با حافظه، ارتباط میان هیپوکامپ و قشر مغز، یا تغییرات گسترده در مدارهای مغزی را پشتیبانی کنند.
احتمال دیگر این است که نحوه انتقال منابع متابولیکی از آستروسیت‌ها به نورون‌ها در خواب رم تغییر کند. همچنین ممکن است تولید آدنوزین تری‌ فسفات در میتوکندری‌ها در این مرحله دستخوش تغییر شود.
صرف‌نظر از سازوکار دقیق، این یافته‌ها نشان می‌دهند که مغز در حال رؤیا دیدن ممکن است با نیاز انرژی بسیار بالایی فعالیت کند؛ حتی در شرایطی که میزان سوخت‌رسانی به آن افزایش یافته است.
درس بزرگ‌تر درباره اقتصاد انرژی مغز
این نتایج ممکن است نکته بنیادی‌تری درباره نحوه پردازش اطلاعات در موجودات زنده نیز آشکار کند.
برخلاف رایانه‌های معمولی، مغز حیوانات باید در محدوده‌های متابولیکی سخت و محدودی فعالیت کند. سیستم عصبی به جای آنکه انرژی را به‌طور یکسان در سراسر مغز توزیع کند، ممکن است با توجه به وضعیت رفتاری، نیازهای حافظه و دیگر نیازهای درونی، منابع را به بخش‌های مختلف هدایت کند.
خواب نقش مهمی در عملکردهایی مانند تثبیت حافظه و حفظ عملکرد ذهنی در روز بعد دارد. این پژوهش با نشان دادن اینکه تامین و مصرف انرژی در مرحله رم چگونه تغییر می‌کند، قطعه دیگری از پازل اهمیت خواب را آشکار می‌کند؛ اهمیتی که فقط به بدن محدود نمی‌شود و برای خود مغز نیز حیاتی است.