Уникальные данные ЭЭГ
Исследователи из Института Вейцмана (Weizmann Institute) и их коллеги из других исследовательских центров в последние годы нередко наблюдали, что величина сенсорной активности в мозге при отсутствии стимула примерно равна той, которая наблюдается при его наличии.
Чтобы понять, почему так происходит, израильские ученые под руководством профессора Рафаэля Малача (Rafael Malach) решили измерить активность в работающих и «отдыхающих» отделах мозга. Обычно для этого исследователи используют метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Но фМРТ может измерить только уровень активности клеток мозга, а вот отобразить все нюансы электрической активности нейронов она не в состоянии.
Тогда нейрофизиологи обратились за помощью к коллегам из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California at Los Angeles) и Медицинского центра Сураски в Тель-Авиве (Tel Aviv Sourasky Medical Center). Благодаря им удалось найти уникальный источник информации об электрической активности мозга – давно используемый в исследованиях метод электроэнцефалографии (ЭЭГ).
Команде Малача даже не пришлось собирать заново данные. Ученые взяли результаты ЭЭГ больных эпилепсией. Такие пациенты проходят обширное обследование, включающее в себя и измерение электрической активности нейронов в различных отделах головного мозга, причем, несколько раз (и во время диагностики, и при лечении). Более того, их диагностируют во всех состояниях – от активного бодрствования до глубокого сна.
Мозг не спит
Анализ полученных данных показал, что, действительно, даже при отсутствии внешних стимулов электрическая деятельность в мозге продолжается. Но ее природа различается в зависимости от того, испытывает человек сенсорные ощущения или нет. Ученые выяснили, что во время отдыха деятельность мозга состоит из чрезвычайно медленных колебаний. А вот когда появляется сенсорная активность, связанная с каким-либо ответом, мозг «работает» короткими быстрыми импульсами. Возможно, считают авторы исследования, это объясняет, почему человек не испытывает галлюцинаций и не слышит голоса в то время, когда отдыхает.
Самыми сильными оказались колебания во время сна без сновидений, то есть когда человек вообще ничего не ощущает. По словам авторов, такие медленные колебания очень похожи на заставку на экране монитора.
Мыслит — значит существует
К сожалению, до конца понять функцию «скринсейвера» израильские ученые не смогли. Хотя выдвинули несколько гипотез. По одной из версий, нейроны выступают приверженцами картезианства и живут по принципу «мыслю – значит существую».
То есть постоянная деятельность для них обязательна для выживания.
Согласно еще одному предположению, минимальный уровень деятельности позволяет нейронам быстро начать действовать при появлении стимула. Как говорят ученые, это что-то вроде постоянного прогрева двигателя перед стартом.
Но, тем не менее, исследователи считают, что они обосновали новый подход к изучению деятельности мозга. Если раньше предполагалось, что сенсоры «включаются» внешним стимулом, то сейчас, по словам авторов исследования, можно говорить о том, что мозг активен постоянно, а внешние стимулы лишь формируют его деятельность.
Малач заявляет, что ему и его коллегам удалось разгадать очередную загадку, которая стояла перед фундаментальной наукой. И результаты их исследования в будущем могут стать основанием для разработки продвинутых диагностических методов. Которые, кстати, не потребуют сотрудничества от пациента и пригодятся для исследования детей и больных, находящихся в коме.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
