Το Πανεπιστήμιο Τοχόκου της Ιαπωνίας έριξε νέο φως στους μεταβολικούς μηχανισμούς του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια του ύπνου. Ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου ανακάλυψε ένα άγνωστο μέχρι σήμερα ενεργειακό παράδοξο κατά το στάδιο REM (Rapid Eye Movement), τη φάση που συνδέεται με τα ζωντανά όνειρα. Παρά το γεγονός ότι η παροχή αίματος και θρεπτικών συστατικών στον εγκέφαλο αυξάνεται, τα μόρια ενέργειας ATP που χρησιμοποιούν άμεσα οι νευρώνες σημειώνουν πτώση, εξηγώντας γιατί ένα έντονο όνειρο μπορεί να μας αφήσει την αίσθηση της σωματικής και πνευματικής εξάντλησης.
- Η παροχή αίματος στον εγκέφαλο αρχίζει να αυξάνεται περίπου 50 δευτερόλεπτα πριν την έναρξη του ύπνου REM.
- Παρά την αυξημένη εισροή θρεπτικών συστατικών, τα επίπεδα του νευρωνικού μορίου ενέργειας ATP μειώνονται.
- Οι νευρώνες καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για την αναδιάρθρωση των συνάψεων και την επεξεργασία της μνήμης.
Πώς οι ερευνητές κατέγραψαν τη μεταβολική δραστηριότητα
Για να κατανοήσουν πώς ο εγκέφαλος κατανέμει την περιορισμένη διαθέσιμη ενέργεια, οι ερευνητές με επικεφαλής τον Yusuke Takahashi και τον καθηγητή Ko Matsui παρατήρησαν τον εγκέφαλο τρωκτικών κατά τη διάρκεια φυσικού ύπνου. Χρησιμοποιώντας τεχνικές απεικόνισης φθορισμού ευρέος πεδίου, παρακολούθησαν τις διακυμάνσεις του όγκου αίματος, τα επίπεδα του μορίου ATP στους νευρώνες, καθώς και το πυροσταφυλικό οξύ στα αστροκύτταρα.
Η μελέτη έδειξε ότι περίπου 50 δευτερόλεπτα πριν από την τυπική έναρξη του ύπνου REM, ο όγκος αίματος στον εγκέφαλο αρχίζει να αυξάνεται, ξεκινώντας από τον οπίσθιο φλοιό και προχωρώντας προς τα εμπρός.
Παρότι η διαθεσιμότητα μεταβολικών υποστρωμάτων αυξάνεται κατά τη διάρκεια του ύπνου REM, τα αποθέματα ATP στους νευρώνες υποχωρούν παραδόξως.
Η αυξημένη κατανάλωση ενέργειας κατά την επεξεργασία της μνήμης
Σύμφωνα με τα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Communications Biology, η πτώση των επιπέδων ATP υποδηλώνει ότι οι νευρώνες καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας κατά τη διάρκεια των ονείρων. Αυτή η κατανάλωση ενδέχεται να εξυπηρετεί την αναδιάρθρωση των συνάψεων, την επικοινωνία μεταξύ ιππόκαμπου και φλοιού ή τη σταθεροποίηση των αναμνήσεων.
Ο ύπνος REM χαρακτηρίζεται συχνά ως «παράδοξος ύπνος», καθώς το σώμα παραμένει αδρανές ενώ ο εγκέφαλος παρουσιάζει δραστηριότητα παρόμοια με εκείνη της εγρήγορσης. Η νέα έρευνα αποδεικνύει ότι το παράδοξο αυτό επεκτείνεται και στο μεταβολικό επίπεδο, αφού η κατανάλωση ενέργειας ξεπερνά την αυξημένη προσφορά.
Η σημασία της ανακάλυψης για τη βιολογική νοημοσύνη
Αυτό σημαίνει ότι ο εγκέφαλος δεν κατανέμει την ενέργειά του ομοιόμορφα, αλλά ανακατευθύνει δυναμικά τους πόρους του ανάλογα με την κατάσταση του οργανισμού και τις απαιτήσεις της μνήμης. Αντίθετα με τους συμβατικούς υπολογιστές, τα βιολογικά συστήματα λειτουργούν υπό αυστηρούς ενεργειακούς περιορισμούς.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος ισορροπεί την προσφορά και την κατανάλωση ενέργειας προσφέρει σημαντικές γνώσεις για τη βιολογική αποδοτικότητα.
Έχετε νιώσει ποτέ κουρασμένοι μετά από ένα πολύ έντονο όνειρο; Μοιραστείτε την εμπειρία σας στα σχόλια.
