Wyniki najnowszych badań naukowych, prowadzonych na szczurach, mogą okazać się pomocne w ustaleniu, w jaki sposób styl życia związany z niedoborami snu wpływa u ludzi na poziom funkcjonowania w dniu codziennym, choć niekorzystne efekty z tym związane mogą być niezauważalne na pierwszy rzut oka.

W przypadku szczurów im większy był u zwierząt niedobór snu, tym więcej neuronów w ich mózgach ulegało przejściowej dezaktywacji (czyli ucinało sobie drzemkę). Przekładało się to bezpośrednio na poziom wykonania testów, którym poddawano laboratoryjne gryzonie.

Choć zwierzęta pozostawały w stanie czuwania i były aktywne ruchowo, pomiary fal mózgowych za pomocą EEG wskazywały, że pewne grupy neuronów, rozsianych w korze mózgowej, na krótko zapadają w sen.

Badania zostały przeprowadzone dzięki wsparciu finansowemu amerykańskich Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH).

"Takie wyczerpane neurony, obecne w czuwającym mózgu, mogą być odpowiedzialne za zaburzenia koncentracji uwagi, zaburzenia myślenia i oceny sytuacji, wyższą skłonność do popełniania błędów i emocjonalną drażliwość, której możemy doświadczyć, jeżeli cierpimy z powodu niedoboru snu, mimo że wcale jeszcze nie czujemy się śpiący" - wyjaśnia dr Giulio Tononi z University of Wisconsin-Madison.

Tonoi wraz ze współpracownikami przedstawili wyniki swoich badań w raporcie, który został opublikowany 28 kwietnia br. na łamach Nature.

Wcześniejsze badania zwróciły uwagę na zjawisko lokalnego drzemania neuronów, występujące przy przedłużonym czasie czuwania, niewiele wiedziano jednak, w jaki sposób przebiega aktywność neuronalna, leżąca u jego podstaw.

Aby zdobyć więcej informacji na ten temat, naukowcy śledzili aktywność elektryczną mózgów zwierząt w sytuacji, w której zwierzęta pozostawały w wymuszonym stanie czuwania przez kolejnych kilka godzin. Osiągnięto to poprzez wprowadzanie do klatek ze zwierzętami nowych, stymulujących przedmiotów - kolorowych piłeczek, pudełek, tuneli, a także materiału przesyconego zapachem innych szczurów, co wzmagało u zwierząt odruch orientacyjny. Im bardziej śpiące stawały się szczury, tym więcej grup neuronów ulegało wyłączeniu, pozornie przypadkowo, w różnych lokalizacjach w korze mózgu.

Wzorzec aktywności tych drzemiących neuronów przypominał aktywność komórek nerwowych w korze mózgowej w fazie snu wolnofalowego NREM, mimo że jednocześnie ogólny odczyt EEG pozwalał stwierdzić, że zwierzęta pozostawały w stanie czuwania, na co wskazywało również ich zachowanie. Istnieją więc dowody na to, że neuronalne zmęczenie jest stanem jakościowo różnym od mikrosnu, czyli 3-15 sekundowych drzemek występujących czasem w stanie wymuszonego czuwania, którym towarzyszy zamykanie oczu i zmiany w zapisie EEG typowe dla snu. Zdaniem naukowców, drzemanie grup zmęczonych neuronów bardziej przypomina stany, z którymi mamy do czynienia w niektórych formach epilepsji.

Choć symptomy drzemania zmęczonych neuronów dają jedynie subtelne objawy na poziomie behawioralnym, naukowcom udało się ustalić, że mają jednak istotny wpływ na sprawność wykonywania przez zwierzęta różnych zadań. "Wyłączeniu" neuronów w korze motorycznej (odpowiedzialnej za czynności ruchowe) w ciągu ułamka sekundy poprzedzającego sięgnięcie przez zwierzę po słodką pigułkę powodowało, że szansa na odniesienie sukcesu w tej próbie spadała średnio o 37,5%. Co więcej, ogólna liczba porażek w wykonaniu testu wzrastała wraz z czasem przedłużonego czuwania.

Zmęczenie i lokalne drzemanie neuronów, którym towarzyszy wolnofalowy wzorzec aktywności, mogą wyjaśniać, dlaczego u ludzi, którzy cierpią z powodu niedoboru snu, wydajność pracy znacznie spada, mimo że w subiektywnej ocenie i na poziomie zachowania wydają się pozostawać w stanie czuwania.

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Referencje dokumentu: NIH News - Local sleep in awake rats. Vyazovskiy VV, Olcese U, Hanlon EC, Nir Y, Cirelli C, Tononi G. Nature. 2011 April 28.