کشف مکانیسم تقویت عملکرد مغز با خواب سبک

تحقیقات جدید نشان می‌دهند که خواب سبک می‌تواند عملکرد مغزی و رفتاری را تقویت کند.

به گزارش تک‌ناک، مطالعات قبلی نشان داده‌اند که خواب به تقویت عملکرد مغز کمک می‌کند، اما هنوز مکانیسم‌های دقیقی که این اثر را توضیح دهند، به‌ ویژه در خواب با حرکات آرام چشم (NREM)، وجود ندارد.

یک تحقیق جدید که توسط تیمی از محققان دانشگاه رایس و یک مؤسسه تحقیقاتی در هیوستون انجام شده است، نشان می‌دهد که این محققان یک مکانیسم کلیدی را کشف کرده‌اند که چگونه خواب باعث تقویت عملکرد مغزی و رفتاری می‌شود.

این مطالعه نشان می‌دهد که خواب NREM، که نوعی خواب سبک است و در چرت زدن تجربه می‌شود، می‌تواند هماهنگی مغزی را بهبود بخشد و نحوه کدگذاری اطلاعات را ارتقا دهد.

این یافته‌ها می‌توانند به محققان کمک کنند که بهتر بفهمند چگونه خواب عملکرد مغز را بهبود می‌بخشد و ممکن است در آینده به درمان مشکلات خواب و تقویت توانایی‌های ذهنی و رفتاری کمک کند.

در این تحقیق، محققان فعالیت عصبی در چند ناحیه مغزی میمون‌های ماکاک را بررسی کردند. میمون‌ها باید قبل و بعد از ۳۰ دقیقه خواب با حرکات آرام چشم (NREM)، تصاویری را از هم تفکیک می‌کردند.

محققان با استفاده از الکترودهای چندگانه، فعالیت هزاران نورون را در سه ناحیه مغزی ثبت کردند: قشر بصری اولیه، قشر بصری میانه و قشر پیش‌فرونتال دورسال‌لترال که به پردازش بصری و تصمیم‌گیری مربوط هستند.

محققان برای اطمینان از به خواب رفتن میمون‌ها، از روش‌هایی مانند پلی‌سومنوگرافی و تجزیه و تحلیل ویدیو استفاده کردند تا بررسی کنند که میمون‌ها در حالت خواب هستند یا خیر.

نتایج نشان داد که خواب باعث بهبود عملکرد میمون‌ها در تمایز تصاویر شد، به‌ ویژه در تمایز تصاویر چرخان این موضوع نشان داده شد.

نکته مهم این است که بهبود گفته شده تنها در میمون‌هایی مشاهده شد که واقعاً به خواب رفته بودند. میمون‌هایی که در حالت بیداری باقی ماندند، هیچ بهبودی در عملکرد خود نداشتند.

هماهنگی و عدم هماهنگی عملکرد مغز در خواب

دکتر ناتاشا کاراس، نویسنده اصلی این تحقیق توضیح داد: «در طول خواب، محققان افزایش فعالیت امواج دلتا (امواج با فرکانس پایین) و فعالیت هم‌زمان نورون‌ها در نواحی مختلف مغز را مشاهده کردند.»

با وجود این، بعد از خواب، نورون‌ها به طور مستقل‌تر و پراکنده‌تر فعالیت می‌کردند. این تغییر باعث بهبود دقت در پردازش اطلاعات و عملکرد در انجام وظایف بصری شد.

همچنین محققان تأثیر خواب بر فعالیت عصبی را با استفاده از تحریک الکتریکی شبیه‌سازی کردند. آنها تحریک با فرکانس ۴ هرتز را در قشر بصری اعمال کردند تا فرکانس دلتا را که در خواب NREM دیده می‌شود، شبیه‌سازی کنند.

این تحریک مصنوعی، اثرات مشابهی با خواب داشت و باعث بهبود عملکرد حیوانات در انجام وظایف شد. این نتایج نشان می‌دهند که تحریک الکتریکی با الگوهای خاص، ممکن است بتواند فواید ذهنی خواب را تقلید کند.

ولنتین دراگوی، یکی از نویسندگان این تحقیق گفت: «این یافته مهم است، چرا که نشان می‌دهد برخی از اثرات ترمیمی و عملکردی خواب ممکن است حتی بدون خواب واقعی به دست آید.»

وی تصریح کرد: «توانایی شبیه‌سازی الگوهای نورونی مشابه خواب در حالت بیداری، می‌تواند راه‌های جدیدی برای بهبود عملکرد شناختی و ادراکی فراهم کند، به خصوص در شرایطی که خواب امکان‌پذیر نیست، مانند افرادی که اختلالات خواب دارند، یا در شرایط خاص مانند سفرهای فضایی هستند.»

مکانیسم‌های دخیل در فواید ذهنی خواب

محققان برای بررسی بیشتر یافته‌های خود یک الگوی شبکه عصبی ساختند. آنها متوجه شدند که در طول خواب، هم ارتباطات تحریکی و هم بازدارنده در مغز ضعیف‌تر می‌شوند. اما این کاهش به صورت نامتقارن است، به طوری که اتصالات بازدارنده بیشتر از اتصالات تحریکی ضعیف می‌شوند و این تحریک مغز را افزایش می‌دهد.

این فرضیه که خواب NREM به نوعی مغز را تقویت می‌کند و این فرایند را می‌توان به صورت مصنوعی شبیه‌سازی کرد، می‌تواند باعث توسعه تکنیک‌هایی برای تحریک مغزی و بهبود عملکرد ذهنی و حافظه شود.

دراگوی اعلام کرد: «مطالعه ما نه تنها فهم ما از چگونگی تأثیر خواب بر عملکرد ذهنی را عمیق‌تر می‌کند، بلکه نشان می‌دهد که تحریک مغزی با الگوهای خاص می‌تواند فواید خواب را جایگزین کند.»

این تحقیقات به آینده‌ای اشاره دارد که در آن می‌توانیم عملکرد مغزی را بدون نیاز به خواب تقویت کنیم.