Практически каждому знакомо это чувство. После бессонной ночи становится трудно сосредоточиться: мысли разбегаются, реакция замедляется, а ясность ума исчезает именно тогда, когда внимание необходимо больше всего. Новое исследование Массачусетского технологического института проливает свет на то, что происходит в мозге во время таких кратковременных провалов в концентрации.
Исследование показывает, что в моменты, когда внимание на мгновение ослабевает, из мозга вытесняется спинномозговая жидкость – процесс, который обычно происходит во сне и помогает удалять накопившиеся за день отходы. Эта очистительная активность считается ключевой для поддержания здоровья и правильного функционирования мозга. Когда человек лишен сна, его организм, по-видимому, пытается компенсировать недостаток отдыха, запуская эти всплески движения жидкости во время бодрствования. Однако такая компенсация имеет существенный недостаток – резкое снижение внимания.
«Если вы не спите, волны спинномозговой жидкости начинают вторгаться в период бодрствования, где в норме их быть не должно. Однако это происходит ценой внимания, которое пропадает в моменты таких волн», – говорит Лора Льюис, старший автор исследования. Ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, является научный сотрудник MIT Цзынун Ян.
Чтобы выяснить, что происходит с этой системой при нарушении сна, ученые привлекли 26 добровольцев. Каждый из них проходил тестирование дважды: один раз после ночи без сна в лаборатории и второй – после полноценного отдыха. Участники выполняли стандартные тесты на внимание, в то время как исследователи отслеживали широкий спектр сигналов мозга и тела с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), специально настроенной для отслеживания движения спинномозговой жидкости.
Как и ожидалось, лишенные сна участники справлялись с заданиями значительно хуже. Их реакции были медленнее, а в некоторых случаях они и вовсе не замечали сигнал. Во время этих кратковременных провалов во внимании исследователи наблюдали несколько одновременных физиологических изменений. Наиболее заметным было то, что спинномозговая жидкость вытеснялась из мозга в момент провала, а затем возвращалась обратно, как только внимание восстанавливалось.
Команда полагает, что этот паттерн отражает попытку мозга компенсировать упущенный сон, активируя процесс очистки, который обычно происходит ночью, даже если это временно нарушает концентрацию. «Можно предположить, что мозг настолько нуждается во сне, что изо всех сил пытается войти в подобное сну состояние, чтобы восстановить некоторые когнитивные функции», – объясняет Ян. По его словам, жидкостная система мозга пытается восстановиться, заставляя его переключаться между состояниями высокой концентрации и активного потока жидкости.
Исследование также показало, что провалы во внимании связаны с изменениями за пределами самого мозга. В эти моменты замедлялись дыхание и частота сердечных сокращений, а зрачки сужались. Сужение зрачков начиналось примерно за 12 секунд до оттока жидкости из мозга и прекращалось после восстановления внимания. Это говорит о том, что речь идет не просто о явлении в мозге, а о событии, охватывающем весь организм.
Эти результаты наводят на мысль о существовании единой системы управления, которая координирует как внимание и способность воспринимать мир, так и базовые физиологические процессы – динамику жидкостей, кровоток и сужение сосудов. Хотя исследователи не определили конкретную схему, они указывают на норадренергическую систему как на сильного кандидата. Известно, что эта система, использующая нейромедиатор норадреналин для регуляции познания и функций организма, меняет свою активность во время обычного сна.
