Zažili ste to už tiež? Po noci s nedostatočným spánkom sa cítite unavení, ospalí, vidíte veci akoby v hmle. Nie a nie sa sústrediť a tým je poznačený celý váš deň.
Nová štúdia z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odhaľuje, čo sa deje v mozgu počas týchto krátkych výpadkov pozornosti. Vedci zistili, že počas nich z mozgu odteká vlna mozgomiešneho moku (CSF) — proces, ktorý sa bežne deje počas spánku a pomáha vyplavovať odpadové látky, ktoré sa v mozgu nahromadili počas dňa. Toto „preplachovanie“ sa považuje za kľúčové pre udržiavanie zdravého a správne fungujúceho mozgu.
Keď človek trpí nedostatkom spánku, zdá sa, že telo sa pokúša tento čistiaci proces dobehnúť tým, že spúšťa pulzy toku mozgomiešneho moku — na úkor pozornosti, ktorá je tým výrazne narušená. „Ak nespíte, vlny mozgomiešneho moku začnú prenikať do bdelého stavu, kde sa za normálnych okolností nevyskytujú. Avšak prichádzajú s cenou — počas týchto vĺn zlyháva pozornosť,“ vysvetľuje Laura Lewis, docentka elektrotechniky a informatiky na MIT.
Čítajte viac Môžeme dostať ovčie kiahne dvakrát alebo po očkovaní? Experti odhalili tajomstvá jednej z najbežnejších detských chorôb
Lewis je hlavnou autorkou štúdie, ktorá bola publikovaná v Nature Neuroscience. Hlavným autorom článku je postdoktorand Zinong Yang.
Preplachovanie mozgu
Hoci je spánok zásadným biologickým procesom, nie je presne známe, prečo je taký dôležitý. Je nevyhnutný na udržanie bdelosti a dobre zdokumentované je aj to, že nedostatok spánku vedie k zhoršeniu pozornosti a ďalších kognitívnych funkcií.
Počas spánku mozgomiešny mok, ktorý obklopuje mozog, pomáha odstraňovať odpadové látky nahromadené počas dňa. V roku 2019 Lewis a jej kolegovia ukázali, že tok CSF počas spánku nasleduje rytmický vzorec dovnútra a von z mozgu, ktorý je prepojený so zmenami mozgových vĺn počas spánku.
Toto zistenie viedlo Lewis k otázke, čo sa deje s tokom CSF po spánkovej deprivácii. Aby to zistili, výskumníci oslovili 26 dobrovoľníkov, ktorí boli testovaní dvakrát — raz po noci bez spánku v laboratóriu a raz po noci plného odpočinku.
Čítajte viac 10-tisíc krokov denne je mýtus. Vedci odhalili, aké číslo vám naozaj predĺži život
Ráno vedci sledovali viacero ukazovateľov činnosti mozgu a tela, zatiaľ čo účastníci vykonávali úlohu bežne používanú na testovanie vplyvu spánkovej deprivácie.
Počas testovania mali účastníci na hlave EEG čiapku, ktorá zaznamenávala mozgové vlny, a zároveň ležali v funkčnom MRI (fMRI) skeneri. Vedci použili upravenú verziu fMRI, ktorá umožnila merať nielen okysličenie krvi v mozgu, ale aj tok mozgomiešneho moku dovnútra a von z mozgu. Zaznamenávali sa aj srdcová frekvencia, dýchanie a priemer zreníc.
Účastníci vykonávali dve pozornostné úlohy — vizuálnu a sluchovú. Pri vizuálnej úlohe sledovali krížik na obrazovke, ktorý sa občas zmenil na štvorec; ich úlohou bolo stlačiť tlačidlo, keď sa zmena objavila. Pri sluchovej úlohe namiesto vizuálneho podnetu zaznelo pípnutie.
Ako sa očakávalo, ospatí účastníci dosahovali podstatne horšie výsledky — reagovali pomalšie a niektoré podnety si vôbec nevšimli.
Počas týchto krátkych výpadkov pozornosti výskumníci zaznamenali niekoľko fyziologických zmien, ktoré nastali súčasne. Najvýznamnejšia bola vlna odtoku CSF z mozgu práve v čase, keď pozornosť zlyhala. Po každom výpadku sa CSF vrátil späť do mozgu.
Čítajte viac Vedci sú na stope novej generácii vakcín "na mieru". Nový výskum ukazuje, ako ich prispôsobiť veku pacienta
„Výsledky naznačujú, že v momente, keď pozornosť zlyhá, tekutina sa doslova vytláča z mozgu von. A keď sa pozornosť obnoví, znova sa nasáva späť,“ hovorí Lewis.
Vedci sa domnievajú, že pri nedostatku spánku sa mozog pokúša kompenzovať stratu čistiaceho procesu, ktorý by inak prebiehal počas spánku, aj keď tieto pulzy toku CSF spôsobujú stratu pozornosti. „Jedným z možných vysvetlení je, že keď mozog veľmi potrebuje spánok, snaží sa čo najviac prepnúť do stavu podobného spánku, aby obnovil niektoré kognitívne funkcie,“ vysvetľuje Yang. „Mozgový tekutinový systém sa snaží obnoviť funkcie tým, že mozog prepína medzi stavmi vysokej pozornosti a vysokého prietoku tekutín.“
Vedci tiež zistili ďalšie fyziologické javy spojené s výpadkami pozornosti — spomalenie dýchania a srdcovej činnosti a zúženie zreníc. Zrenice sa začali zužovať približne 12 sekúnd pred odtokom CSF z mozgu a po výpadku pozornosti sa opäť rozšírili.
„Zaujímavé je, že sa nezdá, že ide len o mozgový jav — je to udalosť na úrovni celého tela. Naznačuje to úzku koordináciu týchto systémov: keď zlyhá pozornosť, cítime to nielen psychicky, ale odráža to aj fyziologický proces, ktorý prebieha v celom mozgu a tele,“ hovorí Lewis.
Čítajte viac Brownies z múčneho červa? Vedci tvrdia, že chutia lepšie než klasické – navyše môžu prispieť k záchrane planéty
Táto tesná prepojenosť rôznych javov naznačuje, že existuje jednotný nervový okruh, ktorý riadi pozornosť aj telesné funkcie, ako sú tok tekutín, srdcová frekvencia a úroveň vzrušenia.
„Naše výsledky naznačujú, že existuje zjednotený okruh, ktorý riadi nielen vysoké mozgové funkcie — ako pozornosť či schopnosť vnímať a reagovať na svet —, ale aj základné fyziologické procesy, ako je dynamika tekutín v mozgu, prietok krvi a sťahovanie ciev,“ dodáva Lewis.
V tejto štúdii vedci presne neskúmali, ktorý okruh by mohol riadiť toto prepínanie, no jedným z kandidátov je noradrenergný systém. Nedávne výskumy ukazujú, že tento systém, ktorý reguluje mnohé kognitívne a telesné funkcie prostredníctvom neurotransmitera noradrenalínu, osciluje počas normálneho spánku.
