Глубокий сон может нарушить обычную связь между мозговыми волнами и дыханием

Фото из открытых источников

Могут ли самые глубокие отделы мозга хранить некоторые секреты сна, которые до сих пор остаются неуловимыми для науки? Группа исследователей из Hackensack Meridian Health и ее Центра открытий и инноваций (CDI) под руководством Бон-Ми Гу провела новое углубленное исследование, проникшее в мозг, и обнаружила, что во время глубокого сна дыхательные паттерны и активность мозга становятся более независимыми друг от друга — в отличие от более поверхностного сна или спокойного бодрствования. Исследование было опубликовано в журнале The Journal of Neuroscience.

В статье основное внимание уделяется базальным ганглиям — скоплениям нейронов, отвечающих за контроль движений и другие функции. Особый интерес для ученых представляет крошечная область, называемая черной субстанцией, которая контролирует движения и, помимо прочих функций, вырабатывает дофамин. По словам ученых, взаимосвязь между этими структурами и сном, а также их взаимосвязь с ритмом сна, до сих пор не были широко изучены.

«В этом исследовании мы впервые подробно охарактеризовали связь дыхания и нейронной активности в различных состояниях, включая спокойное бодрствование, не-REM-сон, REM-сон и анестезию, в чёрной субстанции и первичной моторной коре головного мозга — двух областях, ранее не изучавшихся в этом контексте», — пишут авторы.

Исследовательская группа измерила циклы сна мышей, сравнивая электрическую активность мозга и дыхание, а также то, как эти два процесса синхронизировались. Они также оценивали состояние мышей в состоянии бодрствования, а также под кетаминовой анестезией.

Ученые обнаружили нюансы и вариации во всех состояниях. Но одна общая закономерность заключалась в том, что в самой глубокой фазе не-REM-сна дыхание было в основном независимым от мозговых волн, особенно с учетом «медленной дельта-активности» в самой глубокой части сна.

«Сила респираторно-нейронной связи варьировалась в зависимости от различных состояний, включая фазу медленного сна (NREM), фазу быстрого сна (REM), спокойное бодрствование и анестезию, и была напрямую связана с дельта-ритмом, характерным для фазы медленного сна», — пишут авторы.

Полученные выводы могут проложить путь к лучшему пониманию того, как работает сон, и, как выяснили исследователи, могут помочь в лечении некоторых заболеваний.

«Эти результаты дают новое понимание того, как внутренние состояния мозга взаимодействуют с периферическими ритмами, такими как дыхание, что имеет важные функциональные последствия как для сна, так и для анестезии», — пишут ученые. «Кроме того, — добавляют они, — выяснение механизмов, лежащих в основе связи дыхания и нервной системы, особенно в цепях базальных ганглиев, прольет свет на патофизиологию таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, при которой часто нарушаются как сон, так и дыхание».