Mokslininkai išsiaiškino, kad miegas yra laikas, kuomet smegenų sinapsių – jungčių tarp neuronų – dydis sumažėja beveik 20 procentų. Per tą laiką sinapsės regeneruoja ir ruošiasi naujai dienai, kuomet jos vėl reaguoja į naujus dirgiklius – kitaip tariant, kai mes išmokstame ką nors naujo.
Be šio perkrovimo, pavadinto „sinapsių homeostaze“, sinapsės greitai būtų perkrautos ir „perdegtų“ tarsi elektros lizdas, į kurį sujungta per daug įrenginių, tvirtina mokslininkai.
„Miegas – tai idealus metas vykdyti sinapsių renormalizaciją, nes kai esame budrūs, „vergaujame“ šiai akimirkai, nuolat reaguojame į vienokius ar kitokius dirgiklius, vis mokomės ko nors naujo“, - sakė tyrimo bendraautoris, Viskonsino-Medisono universiteto Miego ir sąmonės centro mokslininkė Dr. Chiara Cirelli.
„Miego metu mes kur kas mažiau užsiėmę reagavimu į išorinį pasaulį ir smegenys gali patikrinti visas mūsų sinapses ir išmaniai jas normalizuoti“, - aiškina mokslininkė.
Ji su kolega dr. Giulio Tononi, dirbančiu tame pačiame universitete, sinapsių homeostazės idėją iškėlė dar 2003 metais.
Bet tik dabar šie mokslininkai gavo tiesioginį savo hipotezės patvirtinimą – mokslininkai, vykdę sudėtingą ketverių metų trukmės eksperimentą, pelių miego metu stebėjo, kaip traukiasi jų sinapsės. Tyrimo rezultatus publikavo recenzuojamas žurnalas „Science“.
Miegas, anot mokslininkų, yra kaina, kurią žmonės sumoka už tai, kad jų smegenys geba kiekvieną dieną išmokti ką nors naujo.
Oksfordo universiteto (Jungtinė Karalystė) Miego ir cirkadinio neuromokslo instituto vadovas Russellas Fosteris, kuris nepriklausė naujojo tyrimo autorių grupei, pavadino amerikiečių darbą „labai gražiu, aiškiu darbu“. Tyrimo rezultatai patvirtina nuomonę, kad miegas reikalingas prisiminimų konsolidavimui, taigi, ir ilgalaikiam mokymuisi.
Jau ne vieną tūkstantmetį žmonėms buvo smalsu, kokia yra miego paskirtis. Dar Aristotelis buvo iškėlęs hipotezę, kad miegas yra atstatomasis laikotarpis, laikas, kuomet organizme pakeičiama arba atstatoma viskas, kas buvo sudeginta per dieną. Šiuolaikinis mokslas iš dalies pritaria šiai idėjai – mokslininkai aptiko kelis tik miego metu įsijungiančius genų rinkinius, kurie yra susiję su restoraciniais ir metaboliniais keliais.
Bet pastarojo tyrimo autoriai labiausiai domėjosi miego poveikiu smegenims. 2003 metais jie apsvarstė hipotezę apie miego įtaką sinapsių augimui. Sinapsės yra tarsi keliai, kuriais iš vieno neurono į kitą perduodama informacija. Šios jungtys dienos metu yra stiprinamos, jų plotas didėja, kad būtų galima užtikrinti sklandų smegenų „eismą“, šioms dienos metu kaupiant naujas patirtis. Tačiau jungčių stiprėjimas negali būti beribis, nes kitaip sinapsės būtų persotintos, patirtų „informacinį perkrovimą“.
Mokslininkai prieš daugiau nei dešimtmetį svarstė, kad miego metu sinapsės susitraukia. Bet tai nebūtinai reiškia, kad sinapsių mažinimas sukelia miego poreikį – labiau tikėtina, kad smegenys naudojasi sumažėjusio aktyvumo laikotarpiu.
Norėdami savo hipotezę patikrinti, mokslininkai pasitelkė naują elektorninės mikroskopijos formą, kuri gali identifikuoti net mažiausius ir taip jau mikroskopinių sinapsių dydžio pokyčius. Tyrimui buvo naudojamos pelės. Mokslininkai nustatė, kad miego metu vidutinis sinapsių dydis sumažėjo 18 procentų.
Anot Dr. C.Cirelli, vienas iš įdomesnių atradimų, padarytų tyrimo eigoje, buvo tai, kad mažėjimas buvo būdingas maždaug 80 proc. visų smegenų sinapsių, tačiau pačių didžiausių sinapsių dydis nesikeitė. Gali būti, kad šios didžiosios sinapsės sietino su pačiais stabiliausiais, svarbiausiais prisiminimais, kurių praradimas smegenims nėra pageidautinas, svarstė mokslininkai. Bet tuo pačiu tai yra dar viena mokslinė mįslė: kokiu gi būdu smegenys nusprendžia, kurias sinapsines jungtis apkarpyti, o kurias palikti neliestas?
„Kritiškai svarbu naktimis atlikti sinapsių retinimą, kad milžiniškas informacijos kiekis, užkoduotas tose sinapsėse dienos metu, neapkrautų smegenų. Retinimas užtikrina, kad išsaugoma tik pati svarbiausia informacija“, - sakė R.Fosteris.
Britas jau dabar įsivaizduoja, kokius papildomus tyrimus, besiremiančius C.Cireli ir G.Tononi eksperimentu, reikėtų atlikti ateityje: naudojant pelės modelį reikėtų toliau analizuoti cirkadinius (organizmo „vidinio laikrodžio“) ritmo, miego, sinapsių retinimo ir psichiatrinių sutrikimų sąsajas. Mat kai kurių psichiatrinių sutrikimų skiriamasis bruožas yra tarpneuroninių jungčių, miego, kognityvinių funkcinių ir atminties sutrikimai.
R.Fosteris pridūrė, kad sinapsių perkrovimas gali būti esminė miego metu atliekama organizmo funkcija – ypač žmonėms, kurių kognityvinės funkcijos, lyginant su gyvūnais, yra gerokai pažangesnės. Tačiau negalima atmesti ir galimybės, kad sinapsių retinimas yra tik viena iš daugelio svarbių funkcijų, atliekamų miego fazėje – galbūt šio fizinio neaktyvumo laikotarpiu organizmas atlieka ir daugiau „vidinio tvarkymosi“ darbų.
Kitaip tariant, Aristotelis dar prieš tūkstančius metų galėjo labai tiksliai apibrėžti miego paskirtį.
