ماذا يحدث في الدماغ عندما ننام -موقع عناكب الاخباري
"موقع عناكب anakeb"
ماذا يحدث في الدماغ عندما نكون في سبات عميق و ما هي مراحل النوم المختلفة وما الدور الذي تلعبه في التعلم وتكوين الذاكرة و ماذا عن القلق والألم و هل تلعب الخلايا العصبية والنواقل العصبية دورًا أيضًا؟ هذه هي الأسئلة التي سنتناولها في هذة المقالة.
يتفق العلماء بشكل عام على أن هناك أربع مراحل للنوم نتجول خلالها عدة مرات كل ليلة.
تشكل الثلاثة الأولى ما يسمى بنوم حركة العين غير السريعة والرابع هو نوم الريم وحيث تحدث خلالها الأحلام.
في المرحلة الأولى حركة العين السريعة ، ينتقل الجسم والدماغ من اليقظة إلى النوم, يغير الدماغ اهتزازاته الكهربائية من نمط اليقظة النشط لموجات الدماغ إلى إيقاع أبطأ.
قوة العضلات في جميع أنحاء الجسم يرتاح, هذه هي المرحلة التي قد ترتعش فيها أجسادنا عندما ندخل في النوم.
تتضمن المرحلة الثانية انخفاضًا في درجة حرارة الجسم ، وتصبح ضربات القلب والتنفس أبطأ ، وتتباطأ موجات الدماغ أكثر.
وقد تستمر فترات النشاط الكهربائي القصيرة في الدماغ في تمييز هذه المرحلة من النوم.
المرحلة الثالثة من النوم غير الريمي هي مرحلة النوم العميق ، والتي تحتاجها أجسامنا للاستيقاظ والشعور بالانتعاش . في هذه المرحلة ، ينخفض معدل ضربات القلب ، والتنفس ، ونشاط الدماغ إلى أدنى نقطة.
المرحلة الرابعة والأخيرة هي مرحلة النوم الخفيف المليء بالأحلام. وفقًا للمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية ، تحدث حركة العين السريعة بعد حوالي 90 دقيقة من النوم.
يستمر نوم حركة العين السريعة لمدة 10 دقائق تقريبًا في المرة الأولى ، ويزداد مع كل دورة . تسمى حركة العين السريعة لأن العين تتحرك بسرعة خلف الجفون المغلقة.
أثناء حركة العين السريعة ، يصبح التنفس أسرع وغير منتظم ، ويزداد معدل ضربات القلب وضغط الدم إلى مستويات قريبة من الاستيقاظ. هناك حقيقة مثيرة للاهتمام حول نوم حركة العين السريعة وهي أن الناس يختبرون القليل منه مع تقدمهم في السن.
إيقاعات الساعة البيولوجية والخلايا العصبية التي تتحكم في النوم
أحد الشيئين الرئيسيين اللذين يتحكمان في النوم هو مجموعة "التغيرات الجسدية والعقلية والسلوكية التي تتبع دورة يومية".
تستجيب إيقاعات الساعة البيولوجية لدورة الظلام الفاتح وهي محددة سلفًا وراثيًا ، على الأقل جزئيًا ، وتمليها ما يسمى بالساعات البيولوجية وهي بروتينات تتفاعل داخل الخلايا في كل نسيج وعضو في جسم الإنسان.
تُنسق النواة فوق التصالبية ، وهي بنية في الدماغ تتكون من مجموعة من حوالي 20 ألف خلية عصبية .
ثانيًا ، يتتبع التوازن بين النوم والاستيقاظ أيضًا حاجة الشخص للنوم ويملي عليه وقت النوم. يزداد ما يسمى بمحرك النوم المتماثل مع الوقت الذي يقضيه الشخص في الاستيقاظ. تم توثيق آثاره المرئية على نشاط الدماغ والاتصال بين الخلايا العصبية جيدًا .
النوم والذاكرة والتعلم
مجال آخر كان محور الكثير من الأبحاث هو العلاقة بين النوم والتعلم أو تكوين الذاكرة. يعرف العلماء على وجه اليقين أن النوم أمر بالغ الأهمية للتعلم ولكن ما هي مرحلة النوم الأكثر أهمية؟
هل يحدث التعلم في مرحلة نوم الريم الخفيفة أم في مرحلة النوم العميق و كيف تنسق الخلايا العصبية في مناطق الدماغ المختلفة عبر مراحل النوم لتسهيل التعلم وتوحيد الذاكرة؟
يساعد النوم الدماغ على التعلم والبقاء مرنًا
في الدراسة الأولى ، تلاعب العلماء بمرحلة النوم العميق غير الريمي للمشاركين بعد أن طلبوا منهم تعلم مجموعة جديدة من الحركات. راقب العلماء نشاط دماغ المشاركين و القشرة الحركية على وجه التحديد .
وجد الفريق بقيادة علماء من سويسرا أن النوم العميق المضطرب أدى إلى انخفاض واضح في كفاءة التعلم. وأوضح الباحثون أن نتائجهم تتوقف على مشابك الدماغ ودورها في التعلم.
المشابك العصبية هي وصلات مجهرية بين الخلايا العصبية التي ، مع المواد الكيميائية في الدماغ ، أو النواقل العصبية ، تسهل مرور النبضات الكهربائية من عصبون إلى آخر.
خلال النهار ، يتم تشغيل المشابك العصبية استجابة للمنبهات التي يتلقاها الدماغ من البيئة.
لكن أثناء النوم ، يعود نشاط هذه المشابك إلى طبيعتها. بدون هذه الفترة التصالحية ، يظلون متحمسين في ذروة نشاطهم لفترة طويلة جدًا.
يتداخل هذا مع المرونة العصبية للدماغ أي قدرته على إعادة توصيل نفسه وإنشاء روابط جديدة بين الخلايا العصبية. تمكن المرونة العصبية الدماغ من "اكتساب" مهارات جديدة ، والتغيير والتكيف مع محفزات بيئته ، وفي النهاية تعلم أشياء جديدة.
نيكول فيندروث وهي الأستاذة في قسم العلوم الصحية والتكنولوجيا، والمؤلفة الرئيسية المشاركة تشرح ما حدث في دراستهم الجديدة.
"في منطقة الدماغ شديدة الإثارة ، كانت كفاءة التعلم مشبعة ولم يعد من الممكن تغييرها ، مما أعاق تعلم المهارات الحركية."
على حد علم العلماء ، كانت هذه هي الدراسة الأولى التي أظهرت علاقة سببية بين المرحلة العميقة من النوم وكفاءة التعلم.
ويقول البروفيسور ريتو هوبر ، مؤلف مشارك في الدراسة: "لقد طورنا طريقة تتيح لنا تقليل عمق النوم في جزء معين من الدماغ ، وبالتالي إثبات العلاقة السببية بين النوم العميق وكفاءة التعلم".
يساعدنا النوم أيضًا على التخلص من التعلم
نظرت الدراسة الثانية التي أبلغت عنها "MNT" في مراحل نوم مختلفة و أظهر البحث أن النوم لا يمكّن الدماغ من تعلم أشياء جديدة فحسب ، بل يمكّن أيضًا من التخلص من التعلم.
تضمنت الدراسة الأصلية لعام 2017 مهمة تعلم سمعي. قام الباحثون بتشغيل متواليات صوتية بينما كان المشاركون نائمين ومستيقظين.
راقبوا النشاط الكهربائي لدماغ المتطوعين باستخدام مخطط كهربية الدماغ .
كما التقط مخطط كهربية الدماغ أيضًا مغازل النوم التي حدثت عندما تعلم الدماغ النائم أصواتًا جديدة. مغازل النوم هي ارتفاعات في نشاط الدماغ التذبذب الذي ربطته الأبحاث السابقة بالتعلم وتوحيد الذاكرة.
بعد كل جلسة نوم ، طلب المجربون من المشاركين إعادة الاستماع إلى التسلسلات الصوتية والتعرف عليها و قاموا بتقييم أداء التعلم من خلال الاختبارات.
باستخدام قراءات مخطط كهربية الدماغ ، فحص العلماء ثلاث مراحل للنوم: نوم الريم ، النوم الخفيف ، والنوم العميق .
عند التعرض للأصوات أثناء نوم الريم أو أثناء النوم الخفيف ، كان المشاركون أفضل في التعرف عليها عند الاستيقاظ.
ولكن عند تعرضهم للأصوات الجديدة أثناء النوم العميق ، واجهوا صعوبة في التعرف على تسلسل الصوت أثناء اليقظة.
أيضًا ، في حين لوحظت علامات EEG للتعلم بسهولة في النوم الخفيف ، إلا أنها كانت غائبة بشكل ملحوظ في النوم العميق .
والأهم من ذلك ، لم يكن من الصعب فقط على المشاركين التعرف على الأصوات التي لعبها الباحثون معهم في نومهم العميق ، ولكنهم وجدوا أيضًا صعوبة أكبر في (إعادة) تعلم هذه الأصوات .
تشير النتائج إلى أن النوم العميق بخلاف حركة العين السريعة لا يتطلب تعلم أشياء جديدة بقدر ما هو لقمع المعلومات.
جاءت أكبر مفاجأة من قدرة الدماغ على التخلص من التعلم. وبالتالي ، يبدو أنه أثناء النوم ، يمكننا إما تكوين ذكريات جديدة ، أو التعلم ، أو القيام بالعكس قمع الذكريات وإلغاء التعلم.
كما أنها تضيف إلى الدليل على أن النوم العميق يساعد في الحفاظ على المرونة العصبية. على وجه التحديد ، قد يساعد النوم الخفيف خلال المرحلة الثانية في إثارة المشابك العصبية ، بينما قد يساعد النوم العميق الذي لا يحتوي على حركة العين السريعة على الاسترخاء.
الخلايا العصبية التي تجعلنا ننسى الأحلام
ليست المشابك فقط هي التي قد تساعد أو تعيق عملية التعلم أثناء النوم ولكن أيضًا الخلايا العصبية نفسها. حدد بعض العلماء خلايا عصبية معينة لها أدوار رئيسية في تكوين الذاكرة تساعدنا على "نسيان" الأحلام.
على سبيل المثال ، حدد البحث الذي ظهر في مجلة Science بعض هذه الخلايا العصبية في الحُصين ، وهي منطقة دماغية مهمة لتكوين الذكريات والتعلم.
أجرى أكيهيرو ياماناكا ، دكتوراه من جامعة ناغويا باليابان ، وزملاؤه تجارب على بعض هذه الخلايا العصبية التي تنتج هرمونًا يركز على الميلانين ويساعد على تنظيم النوم والشهية.
أجرى ياماناكا وفريقه تجارب على الفئران ، والتي أظهرت أن إطلاق مجموعة معينة من الخلايا العصبية المنتجة لـلميلانين أثناء نوم الريم يتحكم في ما إذا كان الدماغ يتذكر المعلومات الجديدة بعد نوم ليلة سعيدة.
يشير حذف هذه الخلايا العصبية وراثيًا في الفئران إلى أن هذه الخلايا تساعد الدماغ بنشاط على نسيان المعلومات الجديدة ، التي قد تكون غير مهمة. علاوة على ذلك ، تشير النتائج إلى الدور الذي تلعبه هذه الخلايا العصبية في نسيان الأحلام.
يخفف النوم من الألم والقلق في الدماغ
يساعد علم أعصاب النوم في شرح كيف يساعدنا النوم على التعلم والنسيان. كما أنه يلقي الضوء على تأثيرات النوم المهدئة للألم والمضادة للقلق.
على سبيل المثال ، وجدت دراسة نُشرت العام الماضي أن منطقة الدماغ المرتبطة بحساسية الألم (تسمى القشرة الحسية الجسدية) تكون مفرطة النشاط في المشاركين المحرومين من النوم. أشارت النتائج إلى أن عدم الحصول على قسط كافٍ من النوم يتعارض مع الدوائر العصبية لمعالجة الألم في الدماغ.
بالإضافة إلى ذلك ، وجدت الدراسة نفسها أن النشاط في منطقة النواة المتكئة في الدماغ قد انخفض بعد ليلة بلا نوم. تطلق النواة المتكئة الناقل العصبي الدوبامين ، الذي يزيد من الشعور بالسعادة ويقلل من الإحساس بالألم.
يوضح العالم ماثيو ووكر ، أستاذ علم الأعصاب وعلم النفس في جامعة كاليفورنيا في بيركلي لا يؤدي فقدان النوم إلى تضخيم مناطق استشعار الألم في الدماغ فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى حجب مراكز التسكين الطبيعية .
ووجد الفريق أيضًا أن عزلة الدماغ ، التي تقيم إشارات الألم وتهيئ استجابة الألم ، كانت أيضًا غير نشطة في الأشخاص المحرومين من النوم.
يتعارض الأرق مع هذا النظام العصبي الحرج الذي يقيّم ويصنف إشارات الألم ويسمح لمسكنات الألم الطبيعية في الجسم بالإنقاذ .