«Окно в мозг». Ученые заставили людей спать с открытыми глазами и выяснили даже больше, чем надеялись

Участки мозга, которые контролируют уровень активации, расположены глубоко в стволе мозга, поэтому ранее было трудно напрямую измерять эти процессы у людей во время сна. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые описали, как впервые смогли наблюдать за этой активностью. Ученые из ETH использовали движение зрачков как маркеры активности в областях, расположенных глубже в мозге.

Команда заметила, что размер зрачка постоянно колеблется во время сна. Иногда он увеличивается в размерах, иногда уменьшается; иногда эти изменения происходят в течение нескольких секунд, иногда в течение нескольких минут.

«Эта динамика отражает состояние возбуждения или уровень активации мозга в регионах, которые отвечают за регуляцию сна и бодрствования. Эти наблюдения противоречат предыдущему предположению о том, что, по сути, уровень возбуждения во время сна низкий», — говорит соавтор исследования Кэролайн Люстенбергер.

Для проведения эксперимента ученые не только наблюдали за кучей спящих людей, но и заставляли их делать это со специальным устройством на голове, которое помогло держать глаза подопытных открытыми в течение нескольких часов.

«Наше главное беспокойство заключалось в том, что испытуемые не смогут спать с открытыми глазами. Но в темной комнате большинство людей забывают, что их глаза все еще открыты и они могут спать», — объясняет ведущий автор исследования Мануэль Карро Домингес.

Анализ данных показал, что динамика зрачков связана не только с различными стадиями сна, но и со специфическими паттернами мозговой деятельности, такими как сонные веретена и выраженные волны глубокого сна — мозговые волны, которые важны для консолидации памяти и стабильности сна. Исследователи также обнаружили, что мозг реагирует на звуки с разной степенью интенсивности, в зависимости от уровня активации, что отражается на размере зрачка.

В дальнейшем исследовании ученые будут пытаться повлиять на подопытных с помощью лекарств, чтобы исследовать, как это скажется на динамике зрачка. Они надеются выяснить, какой участок мозга отвечает за контроль зрачков во время сна, и как изменения в уровне активации влияют на сон и его функции. Также они хотят выяснить, могут ли изменения в движении зрачков во время сна указывать на дисфункции системы возбуждения. К ним относятся такие расстройства, как бессонница, посттравматическое стрессовое расстройство и, возможно, болезнь Альцгеймера. Таким образом, в конечном итоге новый метод исследования может проложить путь к новым возможностям в медицине сна и нейронауке.