Leonid Kaganov: diario. Le cellule della memoria umana sono attive durante il sonno La corteccia cerebrale è attiva durante il sonno

Il cervello umano è l’organo più complesso e poco compreso. Ma alcuni fatti interessanti sono noti per certo.

Cosa determina la velocità di una reazione?

La velocità di un impulso nervoso che entra o esce dal cervello è di 274 chilometri orari. Ti sei mai chiesto perché reagisci così velocemente quando, ad esempio, colpisci il tuo dito con un martello? Tutto questo grazie all'incredibile velocità dell'impulso nervoso, pari alla velocità di un'auto sportiva.

Il cervello "respira" più intensamente di altri organi

Il cervello rappresenta solo il 2% del peso corporeo totale, ma consuma il 20% dell'ossigeno che circola nel sangue, più di qualsiasi altro organo. Ciò lo rende molto suscettibile ai danni da privazione di ossigeno. Quindi respira profondamente!

Le cellule nervose si rigenerano

I neuroni crescono per tutta la vita. Per molti anni gli scienziati hanno creduto che i neuroni e il tessuto nervoso non fossero in grado di crescere o ripararsi. Si scopre che non è così, sebbene il tessuto nervoso si comporti in modo diverso rispetto ad altri tessuti del corpo umano: i neuroni crescono durante tutta la vita e questo fatto ha aperto una nuova pagina nel campo della ricerca sul cervello e sulle sue malattie.

Le informazioni nei neuroni di diverso tipo vengono trasmesse a velocità diverse. Ne esistono di diversi tipi e la velocità di trasferimento delle informazioni varia da 0,5 a 120 metri al secondo.

Di quanta energia ha bisogno il cervello?

Per funzionare correttamente, il cervello ha bisogno dell’equivalente di una lampadina da 10 watt. Quando nei cartoni animati l'emergere di un'idea nel cervello di un eroe è simboleggiato da una lampadina sopra la sua testa, questo non è poi così lontano dalla verità. Il cervello, inoltre, genera una quantità di energia pari ad una piccola lampadina anche durante il sonno.

Il cervello non dorme mai

Il cervello è molto più attivo di notte che di giorno. Questo sembra illogico, perché durante il giorno in cui ci muoviamo, è impegnato con i calcoli, risolvendo problemi complessi sul lavoro, il che dovrebbe farlo lavorare più duramente che durante il sonno. Si scopre che è vero il contrario. Quando ti “spegni”, il cervello “si accende”. Gli scienziati non capiscono ancora perché è così, ma dovresti ringraziare il tuo cervello per aver lavorato mentre dormi.

Il numero di sogni dipende dal QI

Gli scienziati dicono che più alto è il tuo QI, più sogni hai. Se è così, non dovresti preoccuparti se non ricordi cosa hai sognato. La maggior parte di noi non ricorda bene i sogni, perché durano non più di 2-3 secondi.

Quante informazioni possono stare nel cervello umano?

Il cervello umano è in grado di ricordare 5 volte più informazioni di quelle contenute nell'Enciclopedia Britannica. O qualsiasi altra enciclopedia. Gli scienziati devono ancora stabilire il volume esatto, ma è già noto che, tradotto in terminologia informatica, il cervello può contenere dai 3 ai 1000 terabyte. Gli archivi nazionali britannici, ad esempio, che descrivono 900 anni di storia, occupano solo 70 terabyte: valuta il potenziale del tuo cervello.

Il cervello non sente dolore

Il cervello stesso non sente dolore. Naturalmente reagisce quando ti tagli un dito o ti bruci, ma non ha recettori del dolore e quindi non avverte dolore. Ma questo non ti salva dal mal di testa: il cervello è circondato da molti tessuti, nervi e vasi sanguigni, che sono molto sensibili al dolore.

Il cervello è composto per l'80% da acqua

Per molti, il cervello è associato ad una dura massa grigia che ricorda una noce. Ma il cervello vivente è un organo gelatinoso rosa palude, nei cui tessuti c'è molta acqua e sangue. La prossima volta che hai sete, non dimenticare che anche il tuo cervello ha bisogno di acqua.

Perché il cervello inizia a invecchiare dopo i 20 anni, il cervello dei geni e quello dei criminali è diverso, le cellule nervose si riprendono, perché muoiono in massa nei neonati?

1. Anche i bambini perdono cellule nervose.
Quanti neuroni (cellule nervose) ci sono nel cervello umano? Ne abbiamo circa 85 miliardi. Per fare un confronto, una medusa ne ha solo 800, uno scarafaggio ne ha un milione e un polipo ne ha 300 milioni.

Molti credono che le cellule nervose muoiano solo nella vecchiaia, ma la maggior parte di esse viene persa da noi durante l'infanzia, quando nella testa del bambino avviene un processo di selezione naturale.

Come nella giungla, tra i neuroni sopravvivono quelli più efficienti e adattati. Se una cellula nervosa è inattiva senza lavoro, attiva il meccanismo di autodistruzione.

Intere reti di neuroni nel cervello del bambino stanno lottando per l'esistenza. Risolvono gli stessi compiti urgenti con diversa velocità ed efficienza diversa, rispondono a innumerevoli domande, come squadre di esperti nel gioco “Cosa, dove, quando?”.

Dopo aver perso in un combattimento leale, le squadre deboli vengono eliminate, lasciando spazio ai vincitori. Non è né buono né cattivo, è normale. Questo è il duro ma necessario processo di selezione naturale nel cervello: il neurodarwinismo.

2. Neuroni: miliardi.
Si ritiene che ogni cellula nervosa sia l'elemento più semplice della memoria, come un frammento di informazione nella memoria di un computer. Semplici calcoli mostrano che in questo caso la corteccia del nostro cervello conterrebbe solo 1-2 gigabit o non più di 250 megabyte di memoria, il che non corrisponde al volume di parole, conoscenze, concetti, immagini e altre informazioni che possediamo. Certo, il numero di neuroni è enorme, ma certamente non saranno sufficienti per accogliere tutto questo. Ogni neurone è un integratore e portatore di molti elementi della memoria: le sinapsi.

3. Il genio non dipende dalle dimensioni del cervello
Il cervello umano pesa circa 1200 - 1400 grammi. Il cervello di Einstein, ad esempio, 1230 g, non è il più grande. Il cervello di un elefante è quasi quattro volte più grande, il cervello più grande di un capodoglio è di 6800 grammi. Il punto qui non è la massa.

Qual è la differenza tra il cervello di un genio e quello di una persona comune? Non si capisce mai dalla copertina di un libro o dal numero di pagine se è uscito dalla penna di un maestro o di un grafomane. A proposito, tra i criminali si incontrano persone molto intelligenti. Per la valutazione sono necessarie unità di misura completamente diverse, che ancora non esistono. Ma in generale, la potenza del cervello dipende dal numero di contatti sinaptici (il cervello non è costituito solo da neuroni, contiene un numero enorme di cellule ausiliarie. È attraversato da vasi sanguigni grandi e piccoli e quattro cosiddetti ventricoli cerebrali pieni di liquido cerebrospinale sono nascosti al centro del cervello. ..).

Il principale potere intellettuale del cervello sono i neuroni della sua corteccia. Particolarmente importante è la densità dei contatti sinaptici tra i neuroni e non il peso fisico. Dopotutto, non determineremo la velocità di un computer in base al peso in chilogrammi.

Secondo questo indicatore, il cervello degli animali, anche dei primati superiori, è significativamente più piccolo di quello umano. Perdiamo rispetto agli animali nella velocità di corsa, nella forza e nella resistenza, nella capacità di arrampicarci sugli alberi... In realtà, in tutto tranne che nella mente.

Pensiero, coscienza: questo è ciò che distingue l'uomo dagli animali. Quindi sorge la domanda: perché una persona non dovrebbe acquisire un cervello ancora più capiente?

Il fattore limitante è l’anatomia umana stessa. Dopotutto, la dimensione del nostro cervello è determinata dalla dimensione del canale del parto di una donna che non sarebbe in grado di dare alla luce un bambino con una testa troppo grande. In un certo senso, siamo prigionieri della nostra stessa struttura. E in questo senso, una persona non può diventare significativamente più intelligente, a meno che un giorno non cambi se stessa.

4. Molte malattie possono essere curate introducendo nuovi geni nelle cellule nervose.
La genetica è una scienza di incredibile successo. Abbiamo imparato non solo a esplorare i geni, ma anche a crearne di nuovi, a riprogrammarli. Finora si tratta solo di esperimenti sugli animali e hanno più che successo. Si avvicina il momento in cui molte malattie potranno essere curate introducendo geni nuovi o modificati nelle cellule. Vengono condotti esperimenti sugli esseri umani? I laboratori segreti esistono solo nei film di fantascienza. Tali manipolazioni scientifiche sono realizzabili solo nei grandi centri scientifici e richiedono grandi sforzi. Le preoccupazioni circa l’hacking non autorizzato del genoma umano sono oggi infondate.

5. Una persona usa solo una frazione delle capacità del suo cervello? È un mito.
Per qualche ragione, molte persone credono che una persona utilizzi solo una piccola parte delle capacità del suo cervello (diciamo, 10, 20 e così via). È difficile dire da dove provenga questo strano mito. Non dovresti credere in lui. Gli esperimenti mostrano che le cellule nervose che non sono coinvolte nel lavoro del cervello muoiono.

La natura è razionale ed economica. Niente viene messo da parte, per ogni evenienza, in riserva. È inutile e semplicemente dannoso per gli esseri viventi tenere i "mocassini" nel cervello. Non abbiamo celle extra.

6. Le cellule nervose vengono ripristinate.
Qualche anno fa, all’età di 83 anni, morì un paziente molto famoso, l’americano Henry Mollison. Anche in gioventù, i medici, per salvargli la vita, rimossero completamente l'ippocampo (dal greco - cavalluccio marino), che era la fonte dell'epilessia, dal cervello. Il risultato fu grave e inaspettato. Il paziente ha perso la capacità di ricordare qualsiasi cosa. Rimase una persona del tutto normale, poteva portare avanti una conversazione. Ma non appena esci dalla porta per pochi minuti, ti percepisce come un completo estraneo. Ogni mattina, per decenni, Mollison ha dovuto reimparare il mondo in quella parte di esso, cosa è diventato il mondo dopo l'operazione (il paziente ricordava tutto ciò che aveva preceduto l'operazione). Quindi, per caso, si è scoperto che l'ippocampo è responsabile della formazione di un nuovo ricordo. Nell'ippocampo il ripristino delle cellule nervose (neurogenesi) avviene in modo relativamente intenso. Ma l’importanza della neurogenesi non va sopravvalutata, il suo contributo è ancora piccolo.

Non è che il corpo voglia maliziosamente farsi del male. Il sistema nervoso centrale è come una complessa rete di fibre, come una palla di fili intrecciati. Non sarebbe difficile per il corpo creare una nuova cellula nervosa. Tuttavia, la rete stessa è stata formata da tempo. Come può integrarsi una nuova cellula in modo da non creare interferenze? Questo potrebbe essere fatto se nel cervello ci fosse un ingegnere in grado di comprendere il groviglio di "fili". Sfortunatamente, tale posizione nel cervello non è fornita. Pertanto, il ripristino delle cellule cerebrali per sostituire quelle perdute è difficile. La struttura a strati della corteccia cerebrale aiuta un po', aiuta le nuove cellule ad adattarsi al posto giusto. Grazie a ciò esiste ancora un piccolo restauro delle cellule nervose.

7. Come una parte del cervello ne salva un'altra
L'ictus ischemico del cervello è una malattia grave. È associato al blocco dei vasi sanguigni che forniscono sangue. Il tessuto cerebrale è estremamente sensibile alla carenza di ossigeno e muore rapidamente attorno a un vaso intasato. Se l'area interessata non si trova in uno dei centri vitali, la persona sopravvive, ma può perdere parzialmente la mobilità o la parola. Tuttavia, dopo molto tempo (a volte mesi, anni), la funzione perduta viene parzialmente ripristinata. Se non ci sono più neuroni, allora perché succede questo? È noto che la corteccia cerebrale ha una struttura simmetrica. Tutte le sue strutture sono divise in due metà, sinistra e destra, ma solo una di esse è interessata. Nel tempo si può notare la lenta germinazione dei processi neuronali dalla struttura preservata a quella interessata. I germogli trovano miracolosamente la strada giusta e compensano parzialmente la carenza venutasi a creare. Gli esatti meccanismi di questo processo rimangono sconosciuti. Se impariamo a gestire il processo di recupero, a regolarlo, questo non solo aiuterà nel trattamento degli ictus, ma rivelerà anche uno dei più grandi misteri del cervello.

8. C'era una volta l'emisfero sinistro che sconfiggeva quello destro
La corteccia cerebrale, come tutti sappiamo, è composta da due emisferi. Non sono simmetrici. Di norma, la sinistra è più importante. Il cervello è progettato in modo tale che il lato destro controlli il lato sinistro del corpo e viceversa. Ecco perché, nella maggior parte delle persone, prevale la mano destra, controllata dall'emisfero sinistro. Esiste una sorta di divisione del lavoro tra i due emisferi. La sinistra è responsabile del pensiero, della coscienza e della parola. È lui che pensa logicamente ed esegue operazioni matematiche. La parola non è solo uno strumento di comunicazione, non solo un modo per trasmettere un pensiero. Per comprendere un fenomeno o un oggetto, dobbiamo assolutamente dargli un nome. Ad esempio, designando una classe con il concetto astratto "9a", ci evitiamo di dover elencare ogni volta tutti gli studenti. Il pensiero astratto è caratteristico dell'uomo e, solo in piccola parte, di alcuni animali. Accelera e migliora incredibilmente il pensiero, quindi la parola e il pensiero sono, in un certo senso, concetti molto vicini.

L'emisfero destro è responsabile del riconoscimento di schemi e della percezione emotiva. Quasi non riesce a parlare. Come si fa a saperlo? Ha aiutato l'epilessia. Di solito la malattia si annida solo in un emisfero, ma può diffondersi al secondo. Negli anni '60 del secolo scorso, i medici pensavano se fosse possibile interrompere le connessioni tra i due emisferi per salvare la vita del paziente. Sono state effettuate diverse operazioni di questo tipo. Quando nei pazienti la connessione naturale tra gli emisferi sinistro e destro viene interrotta, il ricercatore ha anche la possibilità di “parlare” con ciascuno di essi separatamente. Si è scoperto che l'emisfero destro ha un vocabolario molto limitato. Può essere espresso in frasi semplici, ma il pensiero astratto non è disponibile per l'emisfero destro. I gusti e le opinioni sulla vita nei due emisferi possono variare notevolmente e persino entrare in evidenti contraddizioni.

Gli animali non hanno centri del linguaggio, quindi in essi non è stata rilevata alcuna evidente asimmetria degli emisferi.

Si ipotizza che diverse migliaia di anni fa gli emisferi del cervello umano fossero abbastanza uguali. Gli psicologi ritengono che le "voci" così spesso menzionate nelle fonti antiche non fossero altro che la voce dell'emisfero destro, e non una metafora o un dispositivo artistico.

Come è potuto accadere che l'emisfero sinistro abbia cominciato a dominare? Con lo sviluppo del pensiero e della parola, uno degli emisferi doveva semplicemente "vincere" e l'altro "cedere", perché il doppio potere all'interno di una personalità è irrazionale. Per qualche ragione, l'emisfero sinistro ha vinto, ma non è raro trovare persone che, al contrario, sono dominate dall'emisfero destro.

9. L'emisfero destro ha il vocabolario di un bambino, ma la fantasia è più bella
La funzione più importante dell'emisfero destro è la percezione delle immagini visive. Immagina un quadro appeso al muro. Ora disegniamo mentalmente i quadrati e iniziamo a dipingerli gradualmente in modo casuale. I dettagli dell'immagine inizieranno a scomparire, ma ci vorrà molto tempo prima che smettiamo di capire cosa è raffigurato esattamente nell'immagine.

La nostra coscienza ha una straordinaria capacità di ricreare un'immagine in frammenti separati.

Inoltre, assistiamo a un mondo dinamico, mobile, quasi come in un film. Il film non ci viene presentato sotto forma di singoli fotogrammi successivi, ma viene percepito in costante movimento.

Un'altra straordinaria abilità di cui siamo dotati è la capacità di vedere il mondo in tre dimensioni. Un'immagine completamente piatta non sembra affatto piatta.

Solo con il potere dell'immaginazione, l'emisfero destro del nostro cervello conferisce profondità all'immagine.

10. Il cervello inizia a "invecchiare" dopo 20 anni.
Il compito principale del cervello è assimilare l'esperienza della vita. A differenza dei tratti ereditari, che rimangono immutati per tutta la vita, il cervello è in grado di apprendere e ricordare. Tuttavia, non è adimensionale e ad un certo punto può semplicemente traboccare, tanto che non ci sarà più spazio libero nella memoria. In questo caso, il cervello inizierà a cancellare i vecchi "file". Ma questo è irto del serio pericolo che qualcosa di importante venga cancellato per amore di alcune sciocchezze. Per evitare che ciò accada, l’evoluzione ha trovato una curiosa via d’uscita.

Fino all'età di 18-20 anni, il cervello assorbe attivamente e indiscriminatamente qualsiasi informazione. Avendo vissuto con successo questi anni, che in passato erano considerati un'età di tutto rispetto, il cervello cambia gradualmente strategia dal ricordare alla conservazione di quanto appreso, per non esporre la conoscenza accumulata al pericolo di cancellazione accidentale. Questo processo avviene lentamente e sistematicamente durante tutta la vita di ognuno di noi. Il cervello diventa sempre più conservatore. Pertanto, nel corso degli anni, è sempre più difficile per lui padroneggiare cose nuove, ma la conoscenza acquisita è fissata saldamente.

Questo processo non è una malattia, è difficile e persino quasi impossibile combatterlo. E questo è un altro argomento a favore di quanto sia importante studiare da giovani, quando studiare è facile. Ma ci sono buone notizie anche per gli anziani. Non tutte le proprietà del cervello si indeboliscono nel corso degli anni. Il vocabolario, il numero di immagini astratte, la capacità di pensare in modo razionale e sensato non si perdono e continuano addirittura a crescere.

Laddove una mente giovane e inesperta si confonde provando diverse opzioni, un cervello più anziano troverà rapidamente una soluzione efficace grazie a una migliore strategia di pensiero. A proposito, più una persona è istruita, più allena il suo cervello, minore è la probabilità di malattie cerebrali.

11. Il cervello non può essere ferito.
Il cervello è privo di terminazioni nervose sensibili, quindi non è né caldo né freddo, né solleticante né doloroso. Ciò è comprensibile, dato che è meglio di qualsiasi altro organo protetto dagli effetti dell'ambiente esterno: non è facile arrivarci. Il cervello riceve ogni secondo informazioni accurate e varie sullo stato degli angoli più remoti del suo corpo, conosce eventuali bisogni ed ha il potere di soddisfarli o di rinviarli a più tardi. Ma il cervello non si sente in alcun modo: quando abbiamo mal di testa, questo è solo un segnale proveniente dai recettori del dolore delle meningi.

12. Cibo sano per il cervello
Come tutti gli organi del corpo, il cervello ha bisogno di fonti di energia e materiali da costruzione. A volte si dice che il cervello si nutra esclusivamente di glucosio. Infatti, circa il 20% di tutto il glucosio viene consumato dal cervello, ma, come qualsiasi altro organo, necessita dell'intero complesso di nutrienti. Le proteine ​​intere non entrano mai nel cervello, prima di essere scomposte nei singoli amminoacidi. Lo stesso vale per i lipidi complessi che vengono digeriti in acidi grassi come omega-3 o omega-6. Alcune vitamine, come la C, entrano da sole nel cervello, mentre la B6 o la B12 vengono trasportate dai conduttori.

Dovresti fare attenzione quando mangi cibi ricchi di zinco, come ostriche, arachidi, semi di anguria. Esiste un'ipotesi secondo cui lo zinco si accumula nel cervello e nel tempo può portare allo sviluppo della malattia di Alzheimer.

Il cervello sfrutta i periodi di sonno per liberarsi delle tossine accumulate durante il giorno.

Un gruppo di scienziati americani ritiene che questo meccanismo sia una delle principali cause del sonno. Hanno scoperto che durante il sonno, i neuroni diminuiscono di dimensioni e gli spazi tra loro si riempiono di liquido cerebrale.

Gli scienziati suggeriscono inoltre che i disturbi nel meccanismo di rimozione delle proteine ​​tossiche potrebbero essere collegati alla comparsa di malattie cerebrali.

I biologi si chiedono da tempo perché tutti gli animali vanno a dormire, nonostante ciò li renda più vulnerabili ai predatori.

È noto che il sonno gioca un ruolo importante nella formazione dei ricordi e nell'elaborazione delle informazioni apprese, ma gli scienziati del Medical Center dell'Università di Rochester hanno concluso che una delle funzioni principali del sonno potrebbe essere la pulizia del cervello.

Il cervello ha una quantità limitata di energia e sembra che debba scegliere tra due diversi stati funzionali: sveglio o addormentato, afferma la dott.ssa Maiken Nedergaard, uno dei ricercatori.

I risultati delle osservazioni degli scienziati si basano sulla scoperta avvenuta l'anno scorso del cosiddetto sistema glinfatico, che opera nel cervello appositamente per eliminare le sostanze nocive.

Gli scienziati che hanno scansionato il cervello dei topi hanno scoperto che durante il sonno il sistema glinfatico aumenta la sua attività di 10 volte.

Le cellule cerebrali – forse le cellule gliali che circondano e sostengono i neuroni – si restringono durante il sonno. Ciò porta ad un aumento dello spazio intercellulare nella sostanza del cervello, che a sua volta aumenta il flusso del fluido, che rimuove le tossine dal cervello.

Secondo il dottor Nedeligaard, questo meccanismo è fondamentale per il normale funzionamento del cervello, ma può funzionare solo durante i periodi di sonno.

Anche se questa è solo un'ipotesi, sembra che il cervello spenda molta energia per pompare liquidi attraverso i suoi tessuti, il che è incompatibile con l'elaborazione delle informazioni, dice.

Il vero significato di questi risultati diventerà evidente solo dopo gli studi sull’uomo, dice, e condurre tali esperimenti utilizzando la risonanza magnetica è relativamente facile da organizzare.

Molte malattie degenerative del cervello che portano alla perdita delle sue cellule - come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson - sono accompagnate dalla formazione di placche nei vasi cerebrali, costituite da proteine ​​tossiche.

I ricercatori ritengono che il meccanismo di pulizia del cervello sia coinvolto nella comparsa di tali malattie, ma sottolineano che sono necessarie ulteriori ricerche.

Come funziona il cervello durante il sonno

Ogni persona trascorre circa un terzo della sua vita in un sogno. Tutto quello che ho fatto tutto il giorno, quali eventi sono accaduti, con quali persone ho parlato, quali compiti - facili o insolubili mi sono prefissato, cosa deve ancora essere fatto nel prossimo futuro - tutto questo e molto altro ancora viene digerito e messo nella sua posto dal nostro cervello durante il sonno. Anche le informazioni che hai dimenticato durante il giorno. Si scopre che in questo momento il nostro cervello non riposa, ma è molto attivo. Come funziona il cervello durante il sonno?

Ricordo dai tempi della scuola come nelle lezioni di letteratura veniva chiesto di memorizzare grandi brani di prosa da opere letterarie. Questa non è una poesia per te, beh, non puoi ricordarla in alcun modo. Fino a quando mia madre non mi ha consigliato di leggere il testo direttamente dal libro di notte e di mettere il libro sotto il cuscino. E così per diverse sere di seguito fino alla lezione stessa di letteratura. Durante la lezione, il primo insegnante mi chiama per raccontare un passaggio e ho paura di non ricordare nulla. E all'improvviso non è chiaro da dove provengano da qualche cella di memoria le linee di una determinata opera, e racconto l'intero passaggio senza esitazione. La stessa cosa è successa all'istituto durante gli esami, quando ti prepari a lungo e duramente, vai a letto stanco con la sensazione di non ricordare nulla, e all'esame la risposta corretta ti viene in mente da qualche parte .

Gli scienziati hanno scoperto che durante il sonno nel cervello appare un sistema che protegge le informazioni ricevute. Inoltre, soprattutto le informazioni che sono state presentate con esperienze emotive.

Oltre al fatto che il cervello non perde nulla di ciò che abbiamo ricevuto e visto durante il giorno, costruisce autonomamente in catene logiche tutto ciò che durante il giorno sembrava irrisolvibile, quindi al mattino ci sembriamo più saggi di ieri. Da qui deriva uno dei primi proverbi russi “La mattina è più saggia della sera”, utilizzato in molte opere popolari. Questa semplice saggezza popolare, a quanto pare, ha una conferma scientifica piuttosto seria. Durante il sonno, nuove informazioni non entrano nel cervello e le informazioni già ricevute vengono elaborate dal cervello utilizzando l'ordine cronologico dei tuoi eventi e analizzandole utilizzando l'esperienza di vita già accumulata. Probabilmente sai da un corso scolastico di chimica che Dmitry Ivanovich Mendeleev ha fatto un sogno sulla sua tavola periodica degli elementi chimici.

Si scopre che una persona dorme, riposa e il suo cervello lavora continuamente in questo momento, una persona non solo ripristina le forze, ma vede anche i sogni. Gli scienziati dimostrano che tutti gli animali a sangue caldo, anche alcuni uccelli, sognano anche nel sonno. Secondo loro, questo è il processo di riavvio del cervello umano, durante il quale tutte le informazioni non necessarie vengono “buttate via”, e quelle importanti al mattino ti verranno fornite dal tuo cervello come l'unica corretta, filtrate e ordinate da esso durante sonno.

Se non hai fatto un sogno colorato e arcobaleno, ma una specie di storia dell'orrore, questo è anche uno dei risultati del lavoro del cervello in un sogno: una reazione al tuo stress e alle tue paure. Un sogno del genere richiede di prestare attenzione ad alcuni momenti importanti della vita.

Ma lascia che il lavoro del tuo cervello durante il sonno sia finalizzato all'elaborazione solo di informazioni positive e gioiose e che tu sogni solo sogni arcobaleno.

Durante il sonno, il cervello lavora con più attività.

Gli scienziati dell'Università della California hanno dimostrato che il cervello durante il sonno lavora con maggiore attività, come se ricordasse qualcosa, ad esempio le informazioni che gli hanno dato insegnanti esperti quando ha seguito corsi per consulenti fiscali.

Gli scienziati americani hanno anche condotto numerosi studi scientifici nel campo del cervello umano durante il sonno. Sulla base di ciò, gli scienziati sono giunti all'opinione generale che durante il sonno causato dall'anestesia, il cervello umano funziona attivamente. La sua attività è direttamente correlata ai ricordi di qualsiasi evento.

Per uno studio più dettagliato del cervello, gli scienziati americani hanno studiato il comportamento di alcuni neuroni cerebrali, che per loro natura sono coinvolti nel processo di formazione della memoria.

Grazie alla tecnologia moderna, gli esperti sono stati in grado di studiare l'attività dei neuroni cerebrali selezionati individualmente e hanno anche determinato in quale momento esatto inizia il lavoro più attivo del cervello.

Questo studio è stato condotto dal Professore di Neurofisica Mayank R. Meta. sono stati condotti su topi da laboratorio. Nel corso dello studio, gli scienziati sono stati in grado di studiare i meccanismi che avvengono nei nuovi e vecchi centri del cervello, nell'ippocampo e nella neocorteccia.

Poco prima, studi precedenti avevano dimostrato che la connessione tra i nuovi e i vecchi centri del cervello è considerata fondamentale per la formazione della memoria durante il sonno. Oggi, i nuovi risultati della ricerca mostrano il contrario. La funzione di formazione della memoria durante il sonno caratterizza lo stesso effetto su entrambe le parti del cervello.

Gli scienziati hanno scoperto nella corteccia cerebrale i neuroni che si attivano durante il cosiddetto sonno lento. Questa scoperta potrebbe aiutare nella ricerca di rimedi contro l'insonnia e alcuni disturbi neurologici, affermano gli autori dello studio.

Dmitry Gerashchenko della Harvard Medical School e i suoi colleghi in esperimenti su animali hanno scoperto un gruppo di cellule nella corteccia cerebrale che sono attive durante il sonno spontaneo o forzato associato a una prolungata incapacità di addormentarsi. Hanno identificato un tipo specifico di neurone corticale che produce ossido nitrico, una sostanza che regola il flusso sanguigno nel cervello. Come hanno stabilito gli autori dell'articolo, questi neuroni sono attivi durante il sonno non REM nella corteccia cerebrale di topi, ratti e criceti.

Il sonno non REM è una delle fasi del sonno, che rappresenta circa i tre quarti della sua durata, è questa la fase del sonno più profondo. In precedenza sono state avanzate ipotesi secondo cui questa fase è associata alle funzioni riparatrici del sonno, nonché alla capacità di apprendere. Gruppi di neuroni attivi durante il sonno sono stati precedentemente trovati nell’ipotalamo e nel prosencefalo. Finora, tuttavia, il ruolo delle cellule corticali durante il sonno non REM è rimasto poco chiaro, poiché si presumeva che durante questa fase fossero a riposo.

Ora è stato scritto un numero enorme di pubblicazioni sul lavoro del cervello durante il sonno. È tutto terribilmente complicato, tutte quelle fasi del sonno, le onde cerebrali. Recentemente sono sempre più preoccupato per il crescente divario tra il mondo reale e il mondo dei sogni. Pensieri simili vagavano in me e cercavano un motivo per andare alle pagine del mio blog. È stato ispirato da un post che ho letto l'altro giorno.

Il fatto che nella prima infanzia per noi non ci sia praticamente alcuna differenza tra sonno e veglia, penso che tutti lo sappiano. Perché avviene questo fenomeno? Si tratta di pensare, o meglio al suo posto. Da bambini pensiamo quasi interamente nell’emisfero destro. La conoscenza del mondo avviene attraverso le immagini. Pertanto, i ricordi d'infanzia sono così simili nella struttura ai sogni.

Come ho scritto prima, crescendo gradualmente, ci viene insegnato a pensare con concetti già pronti, definizioni che sono infilate nel nostro cervello. Questo è tutto il problema e il pericolo del pensiero dell’emisfero sinistro. Di conseguenza, osserviamo l’asimmetria del nostro cervello. Il nostro emisfero sinistro è sovraccarico durante la giornata di lavoro. Per pareggiare in qualche modo la situazione, mentre il nostro emisfero sinistro dorme, entra in scena l'emisfero destro e ci immergiamo nel mondo del pensiero immaginativo.

Tutte quelle immagini che osserviamo durante il giorno vengono completamente intercettate dall'emisfero destro. Non gli sfugge un solo dettaglio. Pensare per immagini differisce dal pensare per concetti in quanto il mondo circostante è percepito così com'è. Con questo modo di percezione è impossibile perdere un singolo dettaglio.

Tale lavoro del cervello durante il sonno ci apre infinite possibilità. Il problema è che abbiamo praticamente perso la capacità di comprendere il pensiero figurativo, stiamo nuovamente cercando di interpretarlo nel quadro di concetti a noi noti immediatamente dopo il risveglio. Questo è l'errore di tutti i libri dei sogni e degli interpreti dei sogni. L'emisfero destro funziona per noi, ma è difficile per noi capire il suo discorso.

Alla luce di tutte queste considerazioni, non è chiaro come, sulla base delle immagini diurne in sogno, riusciamo a vedere il futuro. Probabilmente, durante il giorno siamo costantemente circondati dai cosiddetti segnali guida, dai quali è facile prevedere l’esito di tutti gli eventi.

Il fatto di vedere tutto questo in sogno conferma ancora una volta la nostra disattenzione e fissazione sui piccoli problemi della giornata. Si scopre che hanno ragione coloro che affermano che il presente, il passato e il futuro esistono simultaneamente? O forse è il campo magnetico terrestre che influenza la nostra mente?

Fonti: www.rosbalt.ru, www.realfacts.ru, www.trental.ru, www.sunhome.ru, hronist.ru

Un tumore al cervello è un gruppo di varie neoplasie intracraniche, benigne o maligne, che derivano dall'inizio di una divisione anomala e incontrollata di cellule che in precedenza erano componenti normali del tessuto cerebrale stesso. Questi possono essere neuroni, cellule gliali, astrociti, oligodendrociti, cellule ependimali. Queste sono anche cellule del tessuto linfatico, vasi sanguigni del cervello, nervi cranici, meningi, cranio, formazioni ghiandolari del cervello. Il cancro al cervello può anche essere il risultato di metastasi del tumore primario localizzato in un altro organo.

La sintomatologia della malattia dipende dalla posizione del tumore, dalla sua istologia e il tipo di tumore stesso è determinato dalle cellule che lo formano. I sintomi di un tumore al cervello si manifestano principalmente in combinazione e al primo sospetto è necessario consultare un medico: prima dal terapista, quindi secondo le indicazioni. Il medico prescriverà una risonanza magnetica, i cui risultati punteranno la "i" nella diagnosi del paziente.

Quindi, i principali segni di un tumore al cervello sono:

1. Forti mal di testa, anche se potrebbero non esserlo affatto fino all'ultimo stadio di sviluppo del tumore. Tuttavia, se questi dolori sono presenti (35% dei casi), sono lancinanti e non assomigliano affatto al mal di testa dovuto alla stanchezza e alla prolungata seduta al computer. Se il dolore è accompagnato da nausea e vertigini, va male.

Con il cancro al cervello, il dolore può essere costante o parossistico, localizzato in un punto o diffuso. Più spesso, gli attacchi di mal di testa compaiono improvvisamente quando la posizione verticale del corpo cambia in orizzontale, quando si tossisce, si starnutisce, si sforza, aggravato dallo sforzo fisico, si accovaccia, si china, tensione nei muscoli addominali, se una persona è nervosa, è in uno stato di stress. Dovrebbe essere allarmante se il dolore diventa più fastidioso dopo una notte di sonno e si attenua durante il giorno, se aumenta gradualmente ed è accompagnato da vomito.

1. crisi epilettiche. Questo sintomo è il primo segno di cancro al cervello nel 30% dei pazienti e nel 60% dei pazienti si osserva almeno una crisi convulsiva durante il decorso della malattia. Le convulsioni sono caratteristiche dell'inizio dello sviluppo di un tumore a crescita lenta, con edema cerebrale, metastasi cerebrali. Si presentano senza motivo e improvvisamente si presentano sotto forma di movimenti anomali degli arti con disturbi della coscienza.
2. Nausea e vomito. Questi sintomi possono manifestarsi in concomitanza con il mal di testa, solitamente a stomaco vuoto e al mattino. Se si verifica il vomito, non porta sollievo, come nel caso dell'intossicazione alimentare. La sua comparsa si spiega con un aumento della pressione intracranica e con l'accumulo di tossine che irritano intensamente il centro del vomito. Le tossine causano affaticamento, sonnolenza e debolezza. Il vomito in fase iniziale è più tipico del cancro del 4o ventricolo, del midollo allungato e del verme cerebellare.
3. Problemi di vista. Parallelamente al mal di testa, possono verificarsi disturbi alla vista, perdita della vista in uno o entrambi gli occhi, visione doppia. Tutto dipende dalla posizione del tumore. Se viene posizionato dietro gli occhi, la comparsa di questi sintomi è inevitabile. Man mano che il tumore cresce, gli occhi possono sporgere.
4. Debolezza, stanchezza, goffaggine. Il tumore può interrompere l’equilibrio e il controllo delle funzioni motorie. Il paziente può avvertire intorpidimento in alcune parti del corpo, può avere difficoltà a compiere azioni elementari: vestirsi, allacciarsi le scarpe, lavarsi i denti.
5. Perdita di orientamento. Nel 15-20% dei pazienti i primi segni della malattia sono perdita di memoria, difficoltà a rispondere a domande semplici, difficoltà di concentrazione, distrazione, mancanza di concentrazione, difficoltà ad esprimere i propri pensieri. Spesso il paziente non riesce ad orientarsi nel tempo e nello spazio, dorme molto.
6. 7. Disturbi mentali e di personalità. Una persona ha frequenti attacchi di aggressività o, al contrario, di apatia, che possono sostituirsi a vicenda, si osservano disturbi emotivi, il comportamento nella comunicazione con altre persone cambia. La parte frontale del cervello è responsabile delle qualità personali, quindi un tumore può trasformare una persona in una personalità completamente diversa.

La presenza di tutti questi sintomi, insieme o separatamente, nonché la frequenza con cui si verificano dovrebbero allertare. La diagnosi mediante risonanza magnetica aiuterà a fare la diagnosi corretta. E se il tumore al cervello viene confermato, la vita futura del paziente dipende dalle capacità della sua famiglia e dalla forza del corpo.

Natalia Reznik,
candidato di scienze biologiche
"Chimica e vita" №3, 2014

E proprio quel giorno, Kanga era di pessimo umore.
Decise di mettere tutto in ordine, contare tutta la biancheria e scoprirlo
quante saponette le sono rimaste e quante saponette ha lasciato Tigra
tovaglioli e quanti grembiuli puliti aveva lasciato Ru, quindi lei
li ho cacciati entrambi di casa...
A. A. Miln. Winnie the Pooh e tutto il resto

Il sonno è uno stato inerente alla maggior parte degli animali, compresi gli invertebrati. Anche i mammiferi marini, per i quali addormentarsi significa annegare, dormono a turno in ciascun emisfero. Il sonno è vitale, l'insonnia uccide sia gli animali che le persone. Per secoli gli scienziati hanno cercato di capire perché ciò accade e le ipotesi non sono mancate. In questo articolo ne tratteremo tre.

Alluvione glinfatica

Le idee degli esperti sullo scopo del sonno stanno cambiando con lo sviluppo dei metodi di ricerca sul cervello intravitale. Tra questi figurano la risonanza magnetica e la microscopia laser a due fotoni, che consentono di osservare in tempo reale il movimento di liquidi e sostanze nei tessuti viventi. Chimica e vita ha già scritto sulla risonanza magnetica nello studio del cervello (vedi: Elena Kleschenko "Brain Library", 2012, n. 12). L'essenza della microscopia laser a due fotoni è che un colorante viene iniettato nel cervello, la cui fluorescenza viene periodicamente eccitata da due fotoni, l'energia di ciascuno dei quali è inferiore all'energia richiesta per eccitare la fluorescenza. La molecola si illuminerà solo se entrambi i fotoni la colpiscono, e questo può avvenire solo nel piano focale del microscopio. Il metodo consente di ottenere un'immagine nitida dei tessuti ad una profondità di diverse centinaia di micron, ed è possibile osservare la diffusione di un liquido luminoso senza interferenze.

È vero, per studiare in questo modo il cervello di un animale da laboratorio, è necessario creare una finestra nel cranio per illuminare le molecole fluorescenti. Ma non fanno nulla, poi lo ricoprono con vetro speciale, elettrodi per impianti e cannule per l'iniezione del colorante, e i roditori vivono con tutta questa attrezzatura in testa, e di tanto in tanto vengono posti per un'ora sul tavolo del microscopio e osservati .

Come risultato di tali esperimenti, gli esperti dell'Università di Rochester Medical Center (USA), guidati da Meiken Neidegaard, hanno scoperto il sistema "glinfatico" - canali specifici per il flusso del liquido cerebrospinale ( Medicina traslazionale scientifica, 2012, 4, 147ra111, DOI:10.1126/scitranslmed.3003748). I ricercatori hanno suggerito che il sistema serve a purificare il cervello dalle sostanze nocive che si accumulano nello spazio intercellulare a seguito dei processi metabolici.

Tutti sanno cos'è il sistema linfatico. La linfa assorbe i prodotti nocivi del metabolismo tissutale dal fluido intercellulare; i suoi vasi si aprono nelle vene, attraverso le quali tutti i "rifiuti" raccolti entrano nel fegato e nei reni e vengono espulsi dal corpo. Quanto più attivo è il metabolismo nel tessuto, tanto migliore è lo sviluppo della rete linfatica. Ma nel cervello non ci sono vasi linfatici, la sua attività metabolica è molto elevata e i neuroni e la glia sono sensibili alle influenze esterne. È all'accumulo di prodotti di scarto cellulare che è associato lo sviluppo di malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer. Secondo gli esperti, la maggior parte delle proteine ​​patogene viene distrutta all'interno delle cellule cerebrali, ma molte molecole dannose finiscono nello spazio intercellulare e devono anche essere smaltite. Il ruolo della soluzione detergente potrebbe essere svolto dal liquido cerebrospinale (CSF). Filtra dal plesso coroideo, scorre attraverso i ventricoli del cervello, ne lava la superficie e ritorna nuovamente nel flusso sanguigno. Ma è difficile che passi attraverso lo spessore del tessuto cerebrale, poiché non esistono vasi speciali e la diffusione è molto lenta. Si è scoperto, tuttavia, che esiste ancora uno speciale percorso ad alta velocità per il liquido cerebrospinale (Fig. 1).

Il liquido cerebrospinale entra nel cervello dallo spazio subaracnoideo – la cavità tra le due meningi – e si muove lungo le arterie. I vasi sono circondati da processi di cellule gliali degli astrociti, che formano una rete attorno alle arterie, proprio come i rami di un vicolo ombroso si chiudono sopra una strada. Sulla membrana di questi escrescenze si trovano le proteine ​​dell'acquaporina (AQP4), che lasciano rapidamente entrare le molecole d'acqua nelle cellule. Attraverso questi pori, il liquido cerebrospinale entra nella cellula e si sposta da un astrocito all'altro, scambiando molecole con il fluido intercellulare lungo il percorso. Alla fine, questo flusso di "spazzatura" raggiunge i vasi del sistema venoso e, muovendosi lungo di essi, entra nei vasi linfatici del collo, e da lì al fegato, dove i rifiuti dell'attività cerebrale subiscono un destino comune. Dall'assenza di un gene AQP4 nei topi geneticamente modificati peggiora del 65% la lisciviazione di beta-amiloide dal fluido intercellulare, i ricercatori hanno suggerito che è il flusso del liquido cerebrospinale a pulire il cervello dai prodotti in eccesso dell'attività cellulare. Usando la risonanza magnetica, hanno dimostrato che dal 40 all'80% delle proteine ​​di grandi dimensioni lasciano il cervello in questo modo.

I ricercatori hanno chiamato questo sistema glinfatico per la sua dipendenza dalle acquaporine gliali e per la sua funzione depurativa, che collega il flusso del liquido cerebrospinale con il sistema linfatico dei tessuti periferici. Grazie al sistema glinfatico, non è necessario organizzare una fabbrica separata di incenerimento dei rifiuti nel cervello, i suoi prodotti di scarto vanno in un centro di riciclaggio comune.

Gli esperti spesso associano la pulizia del cervello al sonno. Alcune proteine ​​presenti nello spazio intercellulare del SNC e soggette a rimozione, in particolare le beta-amiloidi, le proteine ​​tau e le sinucleine, causano disturbi neurodegenerativi, che si manifestano anche con i disturbi del sonno. È noto che queste sostanze nocive si accumulano durante la veglia, nelle persone e negli animali che dormono la loro concentrazione intercellulare è inferiore e durante l'insonnia è particolarmente elevata. È possibile che l'insonnia sia associata a livelli elevati di beta-amiloide. Meiken Neidegaard e i suoi collaboratori hanno testato un’ipotesi alternativa secondo cui la clearance della beta-amiloide avviene in modo più efficiente durante il sonno e che i processi glinfatici sono sotto il controllo del ciclo sonno-veglia. Scienza, 2013, 342, 373–377, DOI:10.1126/science.1241224).

Gli studi sul sistema glinfatico sono stati eseguiti su topi anestetizzati. È conveniente quando l'animale sul tavolino del microscopio dorme tranquillamente. Ma ora gli scienziati hanno osservato i topi in tre stati: svegli, addormentati in modo naturale e sedati con una miscela di ketamina e xilazina. L'esperimento è stato progettato per osservare il corso del liquido cerebrospinale in due diversi stati di attività cerebrale nello stesso topo. Poiché dovevamo lavorare con animali svegli, erano abituati a sdraiarsi in anticipo sul tavolino del microscopio e il volume e la velocità dell'iniezione del colorante sono stati scelti in modo da non influenzare il comportamento dei roditori. Lo stato di sonno o veglia del topo durante l'esperimento è stato costantemente monitorato mediante EEG ed elettromiografia, che hanno determinato il tono del muscolo del collo (è rilassato durante il sonno). Inoltre, quando parliamo di sonno, intendiamo la sua fase lenta.

I topi dormono per gran parte della giornata. Verso mezzogiorno, ad un roditore addormentato è stato iniettato in una grande cisterna del cervello un colorante di isotiocianato di fluoresceina, FITC, che ha una forte fluorescenza giallo-verde, e il suo passaggio attraverso il cervello è stato osservato per mezz'ora utilizzando un apparecchio a due fotoni. microscopio laser. Quindi il topo è stato svegliato toccando delicatamente la coda con una mano ed è stato reintrodotto un altro colorante dello stesso peso molecolare, il rosso Texas (Fig. 2). Si è scoperto che durante la veglia il flusso del liquido cerebrospinale è ridotto di circa il 95%. Gli scienziati hanno ripetuto gli esperimenti con un altro gruppo di topi. Questa volta iniziarono la sera, quando i topi erano svegli, e durante tutta l'osservazione toccarono l'animale per la coda in modo che non si addormentasse nell'immobilità. A giudicare dalla distribuzione del FITC, il liquido cerebrospinale scorreva lentamente sulla superficie della corteccia, praticamente senza penetrarvi in ​​profondità. Mezz'ora dopo, gli animali sono stati soppressi, è stato iniettato un altro colorante e questo è penetrato in profondità nel cervello alla stessa velocità del sonno naturale.

Riso. 2. Nel cervello sveglio ( sulla destra) il liquido cerebrospinale colorato si muove lungo i vasi sanguigni. Dormire ( Sinistra) penetra a una profondità considerevole. Foto di L. Xie, H. Kang e M. Nedergaard da www.sciencenews.org" border="0">

Perché i topi, che dormono per qualsiasi motivo, hanno un forte aumento del flusso di liquido cerebrospinale? Nel cervello sveglio, la pressione sanguigna e la pulsazione arteriosa sono più forti che in quello addormentato, quindi la differenza di velocità non può essere associata alla pulsazione vascolare. Un'altra spiegazione è che durante il sonno lo spazio intercellulare si espande e il fluido circola più liberamente al suo interno. L'attività dei neuroni è accompagnata da un aumento della concentrazione di ioni potassio extracellulari, le cellule per questo si gonfiano e lo spazio tra loro si riduce. Gli esperimenti hanno confermato che nei topi svegli il volume dello spazio intercellulare è del 3-15% e nei topi addormentati del 22-24%, cioè la differenza supera il 60%. Quando gli animali sono svegli, il tessuto cerebrale resiste al flusso del fluido e ne rende difficile il movimento e quindi la rimozione delle molecole dannose. Infatti, la beta-amiloide marcata iniettata nella corteccia cerebrale la lascia quasi due volte più velocemente durante il sonno che durante la veglia.

Poiché la quantità di flusso glinfatico è influenzata non solo dal sonno naturale, ma anche dall'anestesia, esso non dovrebbe essere associato ai ritmi circadiani, ma piuttosto allo stato di sonno-veglia. È possibile che i cambiamenti nel volume dello spazio intercellulare siano regolati da neurotrasmettitori che causano eccitazione. Il primo candidato a questo ruolo è stata la norepinefrina, che è responsabile del risveglio della corteccia, e regola anche l'attività di trasporto della membrana e il funzionamento dei canali responsabili del volume cellulare nei tessuti periferici, come i reni e il cuore.

I ricercatori hanno iniettato topi svegli con una miscela di antagonisti dei recettori della norepinefrina. Gli antagonisti si legano ai recettori e la norepinefrina non ha un posto dove sedersi, quindi le cellule non percepiscono i suoi segnali. In queste condizioni, il flusso del liquido cerebrospinale aumentava ad un livello paragonabile a quello degli animali addormentati e il volume dello spazio intercellulare aumentava dal 14,3 al 22,6%. Gli scienziati ritengono che la norepinefrina stimoli l'attività neuronale, che a sua volta influenza la quantità di spazio intercellulare. Per scoprire in dettaglio il meccanismo di espansione dello spazio intercellulare durante il sonno, durante l'anestesia o il blocco dei recettori della norepinefrina, sono ancora necessari esperimenti.

Come spiega questa ipotesi l’addormentarsi? Poiché la pulizia del cervello avviene nella modalità "sonno", è logico supporre che entri in questo stato quando si accumulano metaboliti dannosi. Alla fine degli anni ’90, la ricercatrice finlandese Tarja Porkka-Heiskanen, più recentemente Stenberg, e i suoi colleghi della Harvard Medical School hanno suggerito che l’interruttore fosse l’adenosina, un metabolita dell’attività neurale e gliale. La sua concentrazione nel cervello sveglio è maggiore che in quello addormentato e ancora maggiore in caso di disturbi del sonno artificiali. Ma vale la pena addormentarsi e cade rapidamente. Il lavoro dei ricercatori del Rochester Medical Center spiega perché è possibile una guarigione rapida: grazie al potente flusso di liquido cerebrospinale.

Quindi, durante il periodo di veglia, nel cervello si accumulano sostanze che devono essere tempestivamente rimosse. È chiaro che è più conveniente pulire quando non c'è nessuno in casa. E così il cervello riduce al minimo l'attività dei neuroni e attiva a pieno regime il sistema di pulizia a flusso continuo. Anche un breve sonno è sufficiente per fare il "lavaggio del cervello".

Tuttavia, esiste un'altra teoria secondo la quale l'attività cerebrale non diminuisce durante il sonno, ma passa ad altri oggetti.

Inconscio viscerale

Durante la veglia, il nostro cervello è impegnato ad analizzare i segnali provenienti dall’ambiente esterno e a rispondere a questi segnali. Ma ci sono anche gli organi interni. Durante il giorno agiscono in modo automatico: l'animale respira, il suo cuore batte, l'intestino e lo stomaco si contraggono, le ghiandole digestive secernono enzimi. Tuttavia, queste funzioni richiedono anche un monitoraggio periodico del cervello. Dottore in scienze biologiche I. N. Pigarev, ricercatore leader, Istituto per i problemi di trasmissione delle informazioni. A. A. Kharkevich RAS, propone un'ipotesi del sonno viscerale, secondo la quale i neuroni del cervello addormentato smettono di rispondere ai segnali esterni per passare all'analisi delle informazioni provenienti dagli organi interni (viscerali) ( , 2013, 63, 1, 86–104, DOI: 10.7868/S0044467713010115).

Non è un caso che animali e persone scelgano per dormire luoghi morbidi, bui e silenziosi, dove non siano disturbati dal rumore, dalla luce e da un pisello sotto il piumino. Durante un esame viscerale, il cervello non deve essere distratto dai segnali provenienti dai recettori esterni nella corteccia, poiché non risponde ad essi. I muscoli durante il sonno sono rilassati, il dormiente è letargico e senza contatto, ma i neuroni della sua corteccia sono attivi.

Secondo i concetti classici, la corteccia è divisa in zone specializzate: visiva, uditiva, motoria. Ed è difficile immaginare che i neuroni deputati all’elaborazione dei segnali visivi analizzassero anche le informazioni provenienti dall’intestino. Per verificare questa ipotesi, l'autore dell'ipotesi ha confrontato la risposta delle stesse regioni corticali a diversi stimoli durante il sonno e la veglia. Si è scoperto che i neuroni della corteccia del gatto, che durante la veglia rispondevano ai segnali visivi o controllavano i movimenti delle zampe anteriori, durante il sonno non REM rispondono alla stimolazione elettrica del tratto gastrointestinale, e questa stimolazione non sveglia il gatto, ma la fa dormire più profondamente. Immediatamente dopo il risveglio, sia i neuroni visivi che quelli somatosensoriali tornavano alle loro funzioni originarie, non rispondendo più ai segnali viscerali. I neuroni della corteccia visiva delle scimmie, così come la corteccia visiva e somatosensoriale dei conigli, si sono comportati in modo simile.

Una parte significativa delle conoscenze sull'organizzazione funzionale del sistema nervoso è stata ottenuta proprio con l'aiuto del metodo della stimolazione elettrica, quindi le informazioni ottenute in questo modo possono essere considerate abbastanza affidabili. Tuttavia, le moderne tecnologie consentono di studiare l'attività dei neuroni senza ricorrere a stimoli artificiali. Lo studio ha coinvolto esperti del laboratorio di fisiologia corticoviscerale dell'Istituto di Fisiologia. I. P. Pavlov e impiantato elettrodi di registrazione nelle pareti muscolari lisce dello stomaco e del duodeno nei gatti, che hanno permesso di registrare l'attività mioelettrica naturale di questi organi. I dati ottenuti sono stati confrontati con l'attività dei neuroni corticali. Si è scoperto che nello stato di veglia i neuroni studiati non rispondono alle contrazioni del tratto gastrointestinale. Ma durante i periodi di sonno lento, gli impulsi elettrici di una parte significativa delle cellule nervose della corteccia coincidono nel tempo con l'attività mioelettrica causata dalle contrazioni dello stomaco e del duodeno. Allo stesso tempo reagiscono al riempimento dell'intestino. Quando ai gatti veniva somministrata acqua direttamente nello stomaco attraverso le fistole, il sonno degli animali era più profondo e più lungo e l'attività dei neuroni corticali differiva da quella registrata nei gatti che dormivano a stomaco vuoto.

Tutte le prove che i neuroni corticali analizzano i segnali provenienti dagli organi interni provengono dal sonno non REM. Tuttavia, si alterna con veloce, più profondo che lento. Secondo Ivan Nikolaevich Pigarev, il cervello elabora le informazioni viscerali sia nel sonno lento che in quello veloce. Durante la fase lenta analizza l'attività degli organi ritmici della digestione, della respirazione e del cuore. La loro attività ritmica come risultato dell'interferenza determina le onde lente dell'EEG corticale. Successivamente la scansione passa agli organi che non hanno un ritmo evidente: fegato, reni, sistema vascolare, muscoli e tendini. Infine, il cervello deve esaminare se stesso. Quindi il sonno può essere considerato come un unico processo di analisi di tutti i sistemi viscerali del corpo.

Un diagramma semplificato del lavoro del cervello nella modalità "sonno-veglia" è mostrato in Fig. 3. Durante il periodo di veglia, i neuroni corticali sono impegnati ad analizzare i segnali esterni, i percorsi attraverso i quali arrivano le informazioni dagli organi interni sono bloccati e gli organi interni lavorano sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. Ma col passare del tempo, questo sistema cessa di far fronte alla situazione e diventa necessario il controllo da parte della corteccia. Gli organi viscerali confrontano costantemente il loro stato con quello di riferimento e inviano segnali sulla discrepanza a neuroni speciali, da dove vanno al cervello. Il cervello li percepisce come una sensazione di stanchezza e il corpo cerca di addormentarsi. In un sogno, la corteccia ha l'opportunità di ridistribuire i flussi di informazioni: disattivare i canali esterni e concentrarsi sulla comunicazione con gli organi interni. Quando tutti i parametri viscerali sono normalizzati, il cervello passa allo stato di veglia e il dormiente si sveglia.

Nella figura, questo circuito sembra abbastanza semplice, ma la sua implementazione non è sempre ideale, perché le sinapsi chimiche agiscono come interruttori, il cui funzionamento dipende da molte condizioni, inclusa la precedente attività dei neuroni. Di conseguenza, si verificano errori nella commutazione dei flussi di informazioni, che possono portare a conseguenze spiacevoli. Ad esempio, se la corteccia motoria, che non si è ancora disconnessa dai motoneuroni del midollo spinale, inizia a ricevere segnali dagli organi interni, questi causeranno contrazioni muscolari, come i movimenti degli arti, che svegliano una persona che si addormenta. Questo disturbo è ben noto come sindrome delle gambe senza riposo, ma esistono cure per questo. Permettono di approfondire il sonno durante il periodo di addormentamento, e questo è sufficiente per prevenire il verificarsi di movimenti incontrollati. Quando una persona si addormenta, i segnali provenienti dagli organi interni smettono di arrivare al midollo spinale e causano ansia.

È possibile che i segnali del sistema viscerale arrivino dalla corteccia a un blocco di coscienza che non si è ancora completamente spento o si sta risvegliando prematuramente. La coscienza è una funzione della veglia; nel sonno e sotto anestesia è spenta. Finora si può solo supporre quali siano i neuroni responsabili, ma è chiaro che gli organi interni non sono rappresentati nella coscienza. La coscienza percepisce la loro attività come rumore e il rumore eccita principalmente i neuroni che hanno le soglie di risposta più basse, cioè quelli che hanno funzionato di recente. Probabilmente è grazie all'attività extracurriculare di questi neuroni che vediamo i sogni, il cui oggetto sono gli eventi che ci hanno occupato nello stato di veglia. È interessante osservare i sogni, ma se il blocco della coscienza durante il sonno è seriamente disturbato, una persona soffre di incubi.

In caso di accensione non sincrona di diversi sistemi, quando la coscienza si è già svegliata e la zona motoria sta ancora dormendo, la persona, risvegliandosi, non può muoversi per un po '(paralisi del sonno). La situazione opposta, in cui la zona del comportamento e dell'attività motoria si è svegliata e la coscienza è ancora bloccata, dà origine al sonnambulismo. Una persona cammina con gli occhi aperti, i suoi movimenti sono significativi e ben coordinati, poi si addormenta e quando si sveglia non ricorda affatto di aver nascosto la Pietra di Luna.

Come spiega questa ipotesi l’addormentarsi? Nel corpo di veglia, gli organi interni lavorano sotto il controllo locale del sistema nervoso autonomo. Tuttavia, questo sistema non può risolvere autonomamente tutti i problemi emergenti e gradualmente gli attuali parametri di lavoro degli organi interni si discostano dalle norme geneticamente predeterminate. Questo disallineamento causerà una sensazione di affaticamento o pressione nel sonno. Se l'ambiente consente il passaggio al sonno, l'animale o la persona si arrenderanno a Morfeo al primo segno di stanchezza e le zone corticali analizzeranno le cause dei problemi sorti e cercheranno modi per eliminarli. Se le condizioni sono sfavorevoli - questioni rumorose, ansiose, urgenti - il corpo lotta con il sonno. In una situazione del genere, è molto probabile che le singole zone corticali si addormentino comunque mantenendo uno stato esteriormente allegro del corpo ( Neu-roreport. 1997, 8, 11, 2557–2560). Allo stesso tempo, né la persona stessa né le persone intorno a lui notano che una parte del cervello si è disconnessa dal mantenimento del comportamento. Se il lavoro da svolgere è semplice, l’inizio del sonno localizzato può essere indolore. Ma nei casi in cui una persona è impegnata in una questione importante relativa alla presa di decisioni complesse e rapide, il sonno locale porterà a conseguenze drammatiche. Apparentemente, è il sonno locale a causare disastri causati dall'uomo, incidenti stradali ed errori medici, la cui probabilità aumenta di notte.

Le previsioni dell'ipotesi del sonno viscerale sono confermate da numerosi esperimenti condotti negli ultimi vent'anni su gatti, scimmie e conigli.

Ma ci sono altre ipotesi sul perché sia ​​necessario il sonno, non meno convincenti.

testa fredda

Il dottore in scienze fisiche e matematiche D.P. Kharakoz, che ha lavorato per molti anni presso l'Istituto di biofisica teorica e sperimentale dell'Accademia russa delle scienze, ha proposto un concetto di transizione di fase, secondo il quale la membrana presinaptica viene pulita durante il sonno mediante la sua ricristallizzazione - il passaggio dallo stato liquido allo stato solido e viceversa ( Giornale dell'attività nervosa superiore, 2013, 63, 1, 113–124, DOI: 10.7868/S0044467713010061). Purtroppo, a causa della sua prematura scomparsa, l’autore dell’ipotesi non ha avuto il tempo di verificarla.

Quindi sinapsi. In questo caso si tratta di contatti tra neuroni attraverso i quali viene trasmessa l'eccitazione. Il neurone sintetizza un neurotrasmettitore che nelle vescicole della membrana si sposta verso la membrana presinaptica cellulare. Quando un neurone è eccitato, gli ioni calcio vi entrano, sotto la loro influenza, si verifica un riarrangiamento conformazionale di uno speciale complesso proteico SNARE situato sulla membrana presinaptica (vedi Chemistry and Life, 2013, n. 11). Termina con la fusione delle membrane vescicolare e citoplasmatica e la formazione di un poro attraverso il quale il neurotrasmettitore entra nella fessura sinaptica. L'intero processo richiede meno di 0,1 ms. Secondo i calcoli dell'autore dell'ipotesi, una tale velocità di rilascio del neurotrasmettitore è possibile solo se la membrana presinaptica fosfolipidica nella zona dei pori si indurisce: le sue molecole lipidiche costituenti si congelano “all'attenzione”, premendo l'una contro l'altra, e la membrana diventa praticamente incomprimibile. Allo stesso tempo, la sua superficie si riduce del 20-25%, provocando la rottura e la fusione delle membrane e il rilascio del neurotrasmettitore. La transizione della membrana liquida alla fase solida è causata dagli ioni calcio e, a causa del complesso SNARE, la rottura della membrana presinaptica non avviene in un luogo arbitrario, ma nel punto di contatto con la vescicola.

Un organismo a sangue caldo ha un intervallo ristretto di temperature. In tali condizioni, la transizione di una membrana liquida in una fase solida e ritorno è possibile solo con una certa composizione lipidica, ma durante il funzionamento la membrana viene contaminata con lipidi estranei per vari motivi. Pertanto, deve esserci un meccanismo per la sua purificazione nella zona attiva della sinapsi.

Secondo Dmitry Petrovich Kharakoz, il corpo utilizza la ricristallizzazione per ripristinare la composizione della membrana: un metodo di purificazione semplice, efficace e non specifico, in cui una sostanza pura passa in una fase solida e le impurità vengono concentrate in uno stato liquido e rimosse . L'autore non descrive il meccanismo per rimuovere le impurità. Ma per la ricristallizzazione la temperatura deve essere abbassata al di sotto del punto di solidificazione della membrana.

Ci sono opportunità per la ricristallizzazione della membrana nel corpo. Sono molto sensibili agli influssi esterni e si induriscono con un leggero raffreddamento. Gli organismi a sangue caldo sono molto efficienti nel regolare la temperatura. Il riscaldamento avviene a seguito di processi metabolici in diversi tessuti e il raffreddamento avviene attraverso le vie respiratorie e la pelle, in particolare le orecchie, gli arti e la coda, che ce l'ha. L'ipotalamo è responsabile della termoregolazione. Il cervello è nutrito dalle arterie carotidi e vertebrali, la cui temperatura del sangue è più alta che in quelle carotidi. Modificando le aperture di questi due tipi di arterie, il corpo può cambiare la temperatura del cervello quando cambiano le fasi del sonno. Numerosi esperimenti dimostrano che i cambiamenti nella temperatura del cervello non sono casuali. Nei ratti aumenta sempre in risposta a stimoli esterni: dolore, contatto sociale con un altro individuo, eccitazione sessuale. Inoltre, la temperatura di ciascuna parte del cervello in risposta a diversi stimoli sale a un valore specifico, come se si stesse sforzando di raggiungerlo. Ad esempio, per il nucleo accumbens del cervello di ratto, questa temperatura è di 38,5°C. E nella fase del sonno lento, il raffreddamento avviene in un valore compreso tra diversi decimi di grado e diversi gradi in diverse parti del cervello in diversi animali. Ovviamente la temperatura del cervello non cambia passivamente, ma regola l'attività del tessuto nervoso. Non per niente si dice che una persona sobria abbia la testa fredda.

Se la ricristallizzazione della membrana avviene nella fase di sonno lento, è ovvio che in questo momento la sinapsi non può funzionare: la trasmissione del segnale avviene quando gli ioni calcio inducono l’indurimento della membrana liquida, e se questa è già allo stato solido, il neurone non rispondere al segnale ricevuto e non può trasmetterlo. Ma, come osserva il ricercatore, non tutte le funzioni cerebrali necessitano di una velocità di trasmissione del segnale estremamente elevata, quindi non tutte le sinapsi dovrebbero funzionare secondo il meccanismo di transizione di fase e spegnersi per la ricristallizzazione preventiva.

Per un'efficace ricristallizzazione della membrana è molto importante alternare il sonno lento e veloce, associato all'alternanza di temperature basse e alte. Il raffreddamento Cool NREM avvia la "ricristallizzazione" e rimuove parte del materiale che rimane allo stato liquido e contiene impurità. Il materiale perduto deve essere reintegrato, e ciò può avvenire nella fase REM, quando la membrana ritorna liquida ed è in grado di “assorbire” i componenti mancanti. Tuttavia, il ricercatore non esclude che il sonno a onde lente sia necessario per il recupero e che il sonno veloce più caldo svolga un ruolo ausiliario in cui la veglia può sostituirlo. Questo problema richiede una considerazione separata.

Come spiega questa ipotesi l’addormentarsi? La temperatura del corpo (e del cervello) obbedisce al ritmo circadiano e quando scende viene voglia di dormire. Raffreddare il cervello non è solo associato all'addormentarsi, ma lo stimola. Probabilmente, questa è la base del noto metodo domestico per affrontare l'insonnia: devi congelare bene. Il metodo popolare è confermato da dati scientifici. Alla 23a Conferenza annuale delle società sonnologiche del 2009, lo psichiatra americano Eric Nofzinger ha riferito che il raffreddamento del cranio nella corteccia frontale con un cappuccio speciale accelera significativamente l'addormentarsi e migliora la qualità del sonno.

Tuttavia, molte persone si addormentano profondamente dopo un bagno caldo e questo effetto è ben noto ai medici. Forse il fatto è che il riscaldamento porta all'espansione dei vasi delle braccia e delle gambe, che sono efficaci scambiatori di calore. Quando una persona esce dal bagno, i vasi dilatati delle sue membra emanano intensamente calore e rinfrescano il corpo.

C'è un'altra spiegazione. Nei ratti canguro, il riscaldamento locale dell'ipotalamo aumenta la durata della fase del sonno a onde lente. Forse il fatto è che l'ipotalamo surriscaldato attiva un ulteriore sistema di raffreddamento del cervello. Se questo meccanismo è valido anche per l’uomo, e il sangue che passa attraverso le arterie vertebrali da un corpo riscaldato al cervello entra principalmente nella regione dell’ipotalamo, gli accade la stessa cosa che nel ratto marsupiale: l’ipotalamo attiva il sistema di raffreddamento, che provoca il sonno, più precisamente la sua fase di sonno a onde lente.

Dmitry Petrovich Kharakoz credeva che qualsiasi ipotesi che spiegasse lo scopo del sonno dovesse rispondere alla domanda perché questa funzione è incompatibile con lo stato di veglia. Perché il cervello non ha assegnato un'area speciale per il controllo costante sul sistema viscerale, e solo dopo aver rinunciato al mondo può analizzare il lavoro dell'intestino, perché il sistema glinfatico non è in grado di irrigare intensamente il cervello 24 ore su 24? È possibile che il cervello abbia così tante funzioni da non poterle svolgere contemporaneamente ed è costretto a dividerle in funzioni diurne e notturne. Oppure il sonno non ha una ragione, ma diverse. Col tempo, lo sapremo tutti. Forse la risposta arriverà a qualcuno in sogno.

La redazione ringrazia il Dottore in Scienze Biologiche
I. N. Pigareva per aiuto nella preparazione del materiale