books brain activity during sleep

يمكن أن يؤدي فهم الأنشطة المختلفة لأجزاء الدماغ أثناء النوم إلى توفير مدخل لتفسير وظائف النوم. لقد تمت ملاحظة أن النشاط العقلي موجود خلال كل مراحل النوم، مع أنه يصدر من مناطق مختلفة من الدماغ. لذلك، وعلى عكس المفهوم الشائع، لا يتوقف الدماغ عن العمل كليًا أبدًا. فحدة النوم في منطقة معينة ترتبط ارتباطًا متجانسًا بكم النشاط قبل النوم. يعطي استخدام طرق التصوير، مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، مصحوبة بتسجيلات رسم المخ، فكرة عن أي من مناطق الدماغ تشارك في تكوين إشارات الموجات المميزة وما قد تكون وظائفها.

نشاط نوم حركة العين غير السريعة

يتميز نوم حركة العين غير السريعة بانخفاض شاملٍ وموضعي في تدفق الدم الدماغي. في البداية، كان من المتوقع أن جذع الدماغ الذي يكون نشطًا أثناء اليقظة سيكون غير نشط، ولكن تم لاحقًا اكتشاف أن هذا الاعتقاد ناتج عن انخفاض دقة دراسات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، وظهر أن هناك كذلك نشاطًا موجيًا بطيئًا في جذع الدماغ. ومع ذلك، فإن مناطق أخرى من الدماغ، ومنها الطلل، وقاعدة الدماغ المقدم، والعقد القاعدية يتوقف نشاطها أثناء النوم. كذلك، فإن هناك مناطق أخرى كثيرة من القشرة يتوقف نشاطها ولكن بدرجات ختلفة. على سبيل المثال، تعتبر قشرة مقدمة الجبهة البطنية الناصفة المنطقة الأقل نشاطًا، بينما تكون القشرة الأساسية أقل منطقة غير نشطة.

يتميز نوم حركة العين غير السريعة بتقلبات بطيئة، وهي مغازل وموجات دلتا. يظهر أن هذه التقلبات البطيئة نابعة من القشرة لأن الأمراض الموجودة في مناطق أخرى من الدماغ لا تؤثر عليها، ولكن الأمراض الموجودة في القشرة تؤثر عليها. ظهر أيضًا أن موجات دلتا تتولد من دوائر عصبية مهادية وقشرية بالتبادل. أثناء النوم، يتوقف المهاد عن ترحيل المعلومات الحسية للدماغ، ومع ذلك يستمر في إنتاج إشارات تٌرسل إلى إسقاطاتها القشرية. وتتولد هذه الموجات في المهاد حتى في غياب القشرة، ولكن يبدو أن المخرجات القشرية تلعب دورًا في تنشيط مجموعة كبيرة من الخلايا العصبية. تعتبر نواة الشبكة المهادية بمثابة جهاز تنظيم ضربات القلب لمغازل النوم. وقد عزز هذا أكثر أن الإيقاع التحفيزي للمهاد يؤدي إلى زيادة إزالة الاستقطاب الثانوي في الخلايا العصبية للقشرة، والتي تؤدي إلى زيادة مدى التنشيط، وتنتج نشاطًا يتميز بالاكتفاء الذاتي. تنبأ الباحثون أن مغازل النوم تلعب دورًا في فصل القشرة عن المدخلات الحسية، والسماح بدخول أيونات الكالسيوم في الخلايا، وبالتالي قد تلعب دورًا في المرونة.

نشاط نوم حركة العين السريعة

يتميز نوم حركة العين السريعة بتدفق شامل للدم في قشرة الدماغ، كما هو الحال عند الاستيقاظ. في الواقع، تم تسجيل أنه في مناطق كثيرة من القشرة يكون تدفق الدم خلال نوم حركة العين السريعة أكثر منه حتى أثناء الاستيقاظ- ويشمل ذلك مناطق الحصين، وصدغي-قذالي، وبعض مناطق القشرة الدماغية، وقاعدة الدماغ المقدم. من المناطق الأخرى النشطة أثناء نوم حركة العين السريعة، الجهاز الحوفي واللاحوفي بما في ذلك اللوزة المخية. بالرغم من أن النشاط الدماغي يبدو متشابهًا للغاية أثناء نوم حركة العين السريعة والاستيقاظ، إلا أن الفارق الأساسي بينهما هو أن اليقظة في نوم حركة العين السريعة تكون خامدة بشكلٍ أكثر فعالية. كل هذا يميز نوم حركة العين السريعة، بالإضافة إلى السكون الافتراضي للخلايا العصبية ذاتالمفعول أحادي الأمين.

في تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ، يتميز نوم حركة العين السريعة بالتردد العالي، وانخفاض نشاط المدى والظهور العفوي لـ بيتا وموجات غاما. الخلايا العصبية المنفجرة ذات الإيقاع السريع في الدوائر القشرية، هي المرشح الأفضل لتوليد هذه الموجات ذات التردد السريع. بعكس نوم الموجات البطيئة، تتزامن الإيقاعات ذات التردد السريع فوق مناطق مقيدة في دوائر محلية محددة بين المناطق المهادية والقشرة الدماغية الحديثة. ويقال أن هذه الموجات يتم توليدها عن طريق عمليات كولينية الفعل من هياكل الجذع المخي.
إلى جانب هذا، تلعب اللوزة المخية دورًا في تعديل نوم حركة العين السريعة، مما يدعم نظرية أن النوم بحركة العين السريعة يسمح بمعالجة المعلومات الداخلية. وقد يؤدي النشاط الزائد للوزة المخية إلى استجابات عاطفية أثناء الأحلام. وبالمثل، قد تكون غرابة الأحلام نتيجة لانخفاض النشاط في مناطق الفص الجبهي، التي تشارك في دمج المعلومات والذاكرة العرضية.

الموجات الجسرية الركبية القذالية

يرتبط نوم حركة العين السريعة أيضًا بتنشيط الموجات الجسرية الركبية القذالية (وتعرف أيضًا باسم الأنشطة الطورية أو موجات PGO) والأنشطة الكولينية التصاعدية للاستيقاظ. تم تسجيل الموجات الجسرية الركبية القذالية في النواة الركبية الجانبية والقشرة القذالية أثناء مرحلة ما قبل نوم حركة العين السريعة ويعتقد بأنها تمثل محتوى الأحلام. تشير النسبة العالية بين الإشارة والضوضاء في قناة الركبة الجانبية القشرية إلى أن الصور المرئية في الأحلام قد تظهر قبل النمو الكامل لنوم حركة العين السريعة، ولكن لم يتم تأكيد هذا بعد. قد تلعب أيضًا الموجات الجسرية الركبية القذالية دورًا في تنمية ونضوج هيكل الدماغ، إضافة إلى التقوية طويلة المدى عند الحيوانات غير الناضجة، اعتمادًا على حقيقة أن النشاط الزائد للموجات الجسرية الركبية القذالية يشترك أثناء النوم في تنمية الدماغ.

إعادة تنشيط الشبكة

الشكل الآخر للنشاط أثناء النوم هو إعادة التنشيط؛ فقد أظهرت بعض دراسات تخطيط أمواج الدماغ أن أنماط النشاط العصبي الموجودة في أي مهمة تعليمية قبل النوم يتم تنشيطها في المخ أثناء النوم. هذا، بالإضافة إلى أن التقاء المناطق النشطة مع المناطق المسئولة عن الذاكرة، قد أدت إلى نظرية أن للنوم دورًا في بعض عمليات تعزيز الذاكرة. وفي هذا الصدد، أظهرت بعض الدراسات أنه بعد أي مهمة حركية تسلسلية، تكون المناطق ما قبل الحركية والقشرة الدماغية البصرية هي أكثر المناطق نشاطًا أثناء نوم حركة العين السريعة، ولكن ليس أثناء نوم حركة العين غير السريعة. وبالمثل، يتم إعادة تنشيط المناطق الحصينية المشتركة في عمليات التعلم المكاني أثناء نوم حركة العين غير السريعة، ولكن ليس أثناء نوم حركة العين السريعة. وترى دراسات كهذه أن للنوم دورًا في تعزيز أنواع معينة للذاكرة. ولكن في الواقع ليس من الواضح ما إذا كانت هناك أنواع أخرى من الذاكرة يتم تعزيزها بهذه الآليات أم لا.

حوار القشرة المخية الحديثة الحصيني

يشير حوار القشرة المخية الحديثة الحصيني إلى التفاعلات المنظمة للغاية أثناء نوم الموجات البطيئة (SWS) بين مجموعات من الخلايا العصبية تعرف باسم المجموعات الصوتية لتمييز الفرق في الحصين والقشرة المخية الحديثة. تسيطر الأنماط الموجية الحادة (SPW) على الحصين أثناء نوم الموجات البطيئة، وتشارك أفراد الخلايا العصبية في الحصين في إحداث دفعات منظمة أثناء هذه المرحلة. يتم هذا بالتزامن مع التغيرات الحالية في القشرة الدماغية (حالات الهبوط/الصعود) وتنظمه التقلبات البطيئة في القشرة الدماغية. هذه الملاحظات، مدعومة بمعرفة أن الحصين يلعب دورًا في الذاكرة القصيرة للمتوسطة المدى، في حين أن القشرة الدماغية تلعب دورًا في الذاكرة طويلة المدى، أدت إلى نظرية أن حوار القشرة المخية الحديثة الحصيني قد يكون آلية من خلالها ينقل الحصين المعلومات إلى القشرة الدماغية. لذلك فإنه يقال أن حوار القشرة المخية الحديثة الحصيني يلعب دورًا في تعزيز الذاكرة.