Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
Επιστημονικά Νέα

Ύπνος: Γιατί κοιμόμαστε; Ερευνητές προτείνουν μια απάντηση σε αυτό το πανάρχαιο ερώτημα

Ύπνος: Γιατί κοιμόμαστε; Ερευνητές προτείνουν μια απάντηση σε αυτό το πανάρχαιο ερώτημα

Η νέα μελέτη ήταν μια διεπιστημονική προσπάθεια. Οι Hengen, Xu και Schneider σχεδίασαν τα πειράματα και παρείχαν τα δεδομένα, ενώ ο Wessel εντάχθηκε στην ομάδα για να εφαρμόσει τις μαθηματικές εξισώσεις που είναι απαραίτητες για την κατανόηση του ύπνου στο πλαίσιο της κρισιμότητας. «Είναι μια όμορφη συνεργασία μεταξύ φυσικής και βιολογίας», είπε ο Wessel.


Ύπνος: Ο ύπνος είναι μια θεμελιώδης ανάγκη, όπως το φαγητό ή το νερό. «Θα πεθάνεις χωρίς αυτόν», είπε ο Κιθ Χένγκεν, επίκουρος καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις. Τι επιτυγχάνει όμως στην πραγματικότητα ο ύπνος; Για χρόνια, το καλύτερο που θα μπορούσαν να πουν οι ερευνητές είναι ότι ο ύπνος μειώνει την υπνηλία – σχεδόν μια ικανοποιητική εξήγηση για μια βασική απαίτηση της ζωής. Αλλά συγχωνεύοντας έννοιες από τους τομείς της φυσικής και της βιολογίας, ο Hengen και μια ομάδα ερευνητών Τεχνών & Επιστημών έχουν κατασκευάσει μια θεωρία που θα μπορούσε να εξηγήσει τόσο την έννοια του ύπνου όσο και την πολυπλοκότητα του εγκεφάλου.

Όπως αναφέρθηκε σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience, παρακολούθησαν την εγκεφαλική δραστηριότητα των αρουραίων που κοιμόντουσαν για να υποστηρίξουν ότι ο εγκέφαλος χρειάζεται να επαναφέρει τακτικά το λειτουργικό του σύστημα για να φτάσει στην «κρισιμότητα», μια κατάσταση που βελτιστοποιεί τη σκέψη και την επεξεργασία. «Ο εγκέφαλος είναι σαν ένας βιολογικός υπολογιστής», είπε ο Hengen. “Η μνήμη και η εμπειρία κατά τη διάρκεια της αφύπνισης αλλάζουν τον κώδικα λίγο-λίγο, απομακρύνοντας σιγά-σιγά το μεγαλύτερο σύστημα από την ιδανική κατάσταση. Ο κεντρικός σκοπός του ύπνου είναι να αποκαταστήσει τη βέλτιστη υπολογιστική κατάσταση.” Οι συν-συγγραφείς της εργασίας περιλαμβάνουν τον Ralf Wessel, καθηγητή φυσικής, τον Yifan Xu, μεταπτυχιακό φοιτητή στη βιολογία που σπουδάζει νευροεπιστήμη, και τον Aidan Schneider, μεταπτυχιακό φοιτητή στο πρόγραμμα Υπολογιστική & Συστημική Βιολογία Computational & Systems Biology, όλα στις Τέχνες και τις Επιστήμες. Ο Wessel είπε ότι οι φυσικοί σκέφτονται την κρισιμότητα για περισσότερα από 30 χρόνια, αλλά ποτέ δεν ονειρεύτηκαν ότι η εργασία θα επηρεάσει τον ύπνο. Στον κόσμο της φυσικής, η κρισιμότητα περιγράφει ένα πολύπλοκο σύστημα που υπάρχει στο σημείο καμπής μεταξύ τάξης και χάους. “Στο ένα άκρο, όλα είναι εντελώς κανονικά. Στο άλλο άκρο, όλα είναι τυχαία”, είπε ο Wessel. Η κρισιμότητα μεγιστοποιεί την κωδικοποίηση και την επεξεργασία των πληροφοριών, καθιστώντας την ελκυστικό υποψήφιο για μια γενική αρχή της νευροβιολογίας. Σε μια μελέτη του 2019, οι Hengen και Wessel διαπίστωσαν ότι ο εγκέφαλος εργάζεται ενεργά για να διατηρήσει την κρισιμότητα. Στη νέα εργασία, η ομάδα παρέχει τις πρώτες άμεσες αποδείξεις ότι ο ύπνος αποκαθιστά την υπολογιστική ισχύ του εγκεφάλου. Είναι μια ριζική απόκλιση από τη μακροχρόνια υπόθεση ότι ο ύπνος πρέπει με κάποιο τρόπο να αναπληρώνει μυστηριώδεις και άγνωστες χημικές ουσίες που εξαντλούνται κατά τις ώρες της εγρήγορσης. Μετά την εργασία τους του 2019, οι Hengen και Wessel θεώρησαν ότι η μάθηση, η σκέψη και η εγρήγορση πρέπει να απομακρύνουν τον εγκέφαλο από την κρισιμότητα και ότι ο ύπνος είναι τέλεια τοποθετημένος για να επαναφέρει το σύστημα. «Συνειδητοποιήσαμε ότι αυτή θα ήταν μια πραγματικά δροσερή και διαισθητική εξήγηση για τον βασικό σκοπό του ύπνου», είπε ο Hengen. “Ο ύπνος είναι μια λύση σε επίπεδο συστήματος σε ένα πρόβλημα σε επίπεδο συστήματος.”

Καταρράκτες εγκεφάλου

Για να δοκιμάσουν τη θεωρία τους σχετικά με τον ρόλο της κρισιμότητας στον ύπνο, οι ερευνητές παρακολούθησαν την αύξηση πολλών νευρώνων στον εγκέφαλο νεαρών αρουραίων καθώς έκαναν τις συνήθεις ρουτίνες ύπνου και αφύπνισης. «Μπορείτε να παρακολουθήσετε αυτούς τους μικρούς καταρράκτες δραστηριότητας μέσω του νευρωνικού δικτύου», είπε ο Hengen. Είπε ότι αυτοί οι καταρράκτες, που ονομάζονται επίσης νευρικές χιονοστιβάδες, αντικατοπτρίζουν τον τρόπο με τον οποίο οι πληροφορίες ρέουν μέσω του εγκεφάλου. “Στην κρισιμότητα, μπορούν να συμβούν χιονοστιβάδες όλων των μεγεθών και διαρκειών. Μακριά από την κρισιμότητα, το σύστημα γίνεται προκατειλημμένο προς μικρές μόνο χιονοστιβάδες ή μόνο μεγάλες χιονοστιβάδες. Αυτό είναι ανάλογο με το να γράφεις ένα βιβλίο και να μπορείς να χρησιμοποιείς μόνο μικρές ή μεγάλες λέξεις.” Όπως είχε προβλεφθεί, χιονοστιβάδες όλων των μεγεθών σημειώθηκαν στους αρουραίους που μόλις είχαν ξυπνήσει από τον ύπνο αποκατάστασης. Κατά τη διάρκεια της αφύπνισης, οι καταρράκτες άρχισαν να μετατοπίζονται προς όλο και μικρότερα μεγέθη. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι μπορούσαν να προβλέψουν πότε οι αρουραίοι επρόκειτο να κοιμηθούν ή να ξυπνήσουν παρακολουθώντας την κατανομή των χιονοστιβάδων. Όταν τα μεγέθη του καταρράκτη μειώθηκαν σε ένα ορισμένο σημείο, ο ύπνος δεν ήταν πολύ μακριά. «Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι κάθε στιγμή της εγρήγορσης απομακρύνει τα σχετικά κυκλώματα του εγκεφάλου από την κρισιμότητα και ο ύπνος βοηθά τον εγκέφαλο να επανέλθει», είπε ο Hengen.

Η φυσική συναντά τη βιολογία

Όταν οι φυσικοί ανέπτυξαν για πρώτη φορά την έννοια της κρισιμότητας στα τέλη της δεκαετίας του 1980, κοίταζαν σωρούς άμμου σε ένα πλέγμα σαν σκακιέρα, ένα σενάριο που φαινομενικά απέχει πολύ από τους εγκεφάλους. Αλλά αυτοί οι σωροί άμμου παρείχαν μια σημαντική εικόνα, είπε ο Wessel. Εάν πέσουν χιλιάδες κόκκοι στο πλέγμα ακολουθώντας απλούς κανόνες, οι σωροί φτάνουν γρήγορα σε μια κρίσιμη κατάσταση όπου αρχίζουν να συμβαίνουν ενδιαφέροντα πράγματα. Οι μεγάλες και μικρές χιονοστιβάδες μπορούν να ξεκινήσουν χωρίς προειδοποίηση και οι σωροί σε ένα τετράγωνο αρχίζουν να χύνονται στα άλλα. «Όλο το σύστημα οργανώνεται σε κάτι εξαιρετικά περίπλοκο», είπε. Ο Wessel είπε ότι οι νευρικές χιονοστιβάδες που συμβαίνουν στον εγκέφαλο μοιάζουν πολύ με τις χιονοστιβάδες άμμου σε ένα πλέγμα. Σε κάθε περίπτωση, οι καταρράκτες είναι το σήμα κατατεθέν ενός συστήματος που έχει φτάσει στην πιο περίπλοκη κατάστασή του. Σύμφωνα με τον Hengen, κάθε νευρώνας είναι σαν ένας μεμονωμένος κόκκος άμμου ακολουθώντας πολύ βασικούς κανόνες. Οι νευρώνες είναι ουσιαστικά διακόπτες ενεργοποίησης/απενεργοποίησης που αποφασίζουν εάν θα πυροδοτηθούν ή όχι με βάση απλές εισόδους. Εάν δισεκατομμύρια νευρώνες μπορούν να φτάσουν στην κρισιμότητα – το γλυκό σημείο μεταξύ της υπερβολικής τάξης και του υπερβολικού χάους – μπορούν να συνεργαστούν για να σχηματίσουν κάτι περίπλοκο και θαυμαστό. «Η κρισιμότητα μεγιστοποιεί μια σειρά από χαρακτηριστικά που ακούγονται πολύ επιθυμητά για έναν εγκέφαλο», είπε ο Hengen. Η νέα μελέτη ήταν μια διεπιστημονική προσπάθεια. Οι Hengen, Xu και Schneider σχεδίασαν τα πειράματα και παρείχαν τα δεδομένα, ενώ ο Wessel εντάχθηκε στην ομάδα για να εφαρμόσει τις μαθηματικές εξισώσεις που είναι απαραίτητες για την κατανόηση του ύπνου στο πλαίσιο της κρισιμότητας. «Είναι μια όμορφη συνεργασία μεταξύ φυσικής και βιολογίας», είπε ο Wessel.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube

Διαβάστε Eπίσης:

Αντιμετωπίζοντας κοινά προβλήματα ύπνου με φυσικό τρόπο

Πώς ο ύπνος κάτω από 7 ώρες μειώνει το προσδόκιμο ζωής;

Γιατί ροχαλίζετε και πώς να το αντιμετωπίσετε

Μοιράζεστε το κρεβάτι σας; Να τι επηρεάζει την ποιότητα του ύπνου σας

Ύπνος: Ποιοι τύποι ανθρώπων κοιμούνται ήσυχοι τα βράδια;

Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του ύπνου μετά την άσκηση

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

Τι σκέφτονται τα άτομα με άνοια

Άνοια σκέψεις: Οι αλλαγές στο περιβάλλον τους, όπως η μετακόμιση σε ένα γηροκομείο ή η απώλεια αγαπημένων προσώπων, μπορεί να τους προκαλέσουν αναστάτωση και άγχος.

Συκώτι: 5 Σημάδια που υποδηλώνουν ασθένεια του ήπατος

Συκώτι: Η ασθένεια του ήπατος μπορεί να αναπτυχθεί σταδιακά και τα συμπτώματα μπορεί να είναι ήπια ή ασαφή στην αρχή. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά κοινά σημάδια που μπορεί να υποδεικνύουν ότι το ήπαρ δεν λειτουργεί σωστά.

Πονοκέφαλος: Τι θα βοηθήσει στην αναγώριση της αιτίας του πονοκέφαλου;

Πονοκέφαλος: Οι πονοκέφαλοι είναι ένα συχνό πρόβλημα που μπορεί να έχει πολλές διαφορετικές αιτίες. Κατανοώντας τα χαρακτηριστικά τους, μπορείτε να εντοπίσετε την πιθανή αιτία

Αλωπεκία: Αυτό μπορεί να προκαλέσει αλωπεκία

Αλωπεκία: Η αλωπεκία είναι η υπερβολική τριχόπτωση, που μπορεί να οδηγήσει σε αραίωση ή ακόμα και σε πλήρη απώλεια των μαλλιών σε ορισμένες περιοχές του κεφαλιού ή του σώματος. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αλωπεκίας

Μπορεί ο παιδικός θυμός να είναι ένδειξη ευφυΐας;

Παιδικός θυμός: Ο θυμός είναι ένα φυσιολογικό συναίσθημα που όλοι μας βιώνουμε, και τα παιδιά δεν αποτελούν εξαίρεση. Ωστόσο, αν και συχνά τον συνδέουμε με αρνητικές καταστάσεις, μελέτες δείχνουν ότι ο θυμός

Ποιοι νευρώνες μας βοηθούν να θυμόμαστε καλύτερα 

Μνήμη: Εάν μπορέσουμε να κατανοήσουμε ακριβώς πώς λειτουργούν αυτοί οι νευρώνες, ίσως μπορέσουμε να αναπτύξουμε στρατηγικές ή φάρμακα που θα ενισχύσουν τη λειτουργία τους ή θα αποκαταστήσουν τη μνήμη.

6 συμπτώματα που υποδηλώνουν έλλειψη ασβεστίου

Έλλειψη ασβεστίου: Το ασβέστιο είναι ένα βασικό μέταλλο για την υγεία των οστών, των δοντιών, των μυών και του νευρικού συστήματος. Η έλλειψη ασβεστίου (υπασβεστιαιμία) μπορεί να προκαλέσει διάφορα συμπτώματα, που επιδεινώνονται

Πότε να σταματήσετε τον θηλασμό;

Θηλασμός: Ο θηλασμός είναι μια εξαιρετικά προσωπική επιλογή για κάθε μητέρα και μπορεί να διαρκέσει από λίγους μήνες έως και αρκετά χρόνια, ανάλογα με τις ανάγκες της οικογένειας.

Close Icon