Jau daugelį metų žinoma, kad mūsų mieguistumas, sugebėjimas sudėti skaičius, atkreipti dėmesį ar atlikti darbinės atminties užduotį priklauso nuo to, kiek laiko buvome budrūs ir koks yra paros laikas. Paprastai, jei nemiegame dvi dienas (dieną, naktį ir kitą dieną), pirmąsias 16 valandų būname budrūs, ir mūsų našumas yra geras ir beveik nesikeičia.
Bet tada, kai patenkame į „biologinį nakties laiką“, kaip rodo hormono melatonino padidėjimas, darbingumas greitai blogėja ir pasiekia minimumą kitą rytą apie 6–8 val. Antrą dieną našumas gali šiek tiek pagerėti (bet vis tiek gerokai mažesnis už pirmąją dieną) ir grįžti į normalų pradinį lygį tik gerai išsimiegojus.
Pagrindinė šios veiklos laiko juostos ypatybė yra ta, kad ji neblogėja tiesiškai, atsižvelgiant į tai, kiek laiko buvote budrūs, o keičiasi pagal paros laiką. Tiesą sakant, dabar žinome, kad miego praradimo padarinius sukelia ne „paros laikas“, o „vidinis biologinis paros laikas“. Taigi, elgsenos lygmenyje smegenų funkciją lemia bendras cirkadinio ritmo ir miego homeostazės poveikis – miego slėgis, kuris susidaro pabudimo metu ir išsisklaido miegant.
Cirkadinis ritmas
Cirkadinis ritmiškumas gali būti stebimas daugeliu elgesio ir fiziologijos aspektų, jį generuoja cirkadiniai laikrodžiai beveik kiekvienoje smegenų ir kūno ląstelėje. Šiuos ritmus generuoja laikrodžio baltymų grįžtamasis ryšys laikrodžio genams, kurie išreiškia genetinę informaciją, kuri vėliau paverčiama baltymais.
Visus šiuos laikrodžius, įskaitant smegenų laikrodžius, sinchronizuoja centrinis direktorius/laidininkas, esantis smegenų srityje, vadinamoje pagumburio suprachiasmatiniu branduoliu. Ši smegenų sritis taip pat skatina melatonino kiekį kraujyje ir seilėse.
Taigi, kaip veikia šis cirkadinio ritmo ir miego homeostazės derinys? Na, o per biologinę dieną cirkadinis laikrodis generuoja įspėjamąjį arba budrumą skatinantį signalą, kuris sustiprėja dienai įsibėgėjus ir pasiekia maksimalų stiprumą vakare. Tai gali atrodyti šiek tiek paradoksalu, tačiau dienai bėgant šis signalas turi stiprėti, nes miego slėgis taip pat didėja kuo ilgiau esame budrūs, todėl kažkas turi išlaikyti mus budrius.
Tačiau įžengus į biologinę naktį budrumą skatinantis cirkadinis signalas išsisklaido ir virsta miegą skatinančiu signalu, kurio didžiausias stiprumas maždaug 6–8 val. ryto. Vėlgi, tai gali atrodyti šiek tiek paradoksalu, tačiau įprastomis sąlygomis, kai miegame naktį, tai praverčia, nes miegą skatinantis signalas leidžia toliau gerai miegoti net po šešių ar septynių valandų, kai miego slėgis išsisklaido.
Tačiau problemų kyla, kai nemiegame visą naktį ir kitą dieną. Naktį miego slėgis išlieka aukštas ir netgi didėja, nes esame pabudę. Cirkadinis signalas nebeprieštarauja šiam spaudimui, todėl mums sunku išlikti budriems ir susikoncertuoti. Kitą dieną cirkadinis laikrodis, kuris vis dar tiksi, nesvarbu, ar mes miegame, ar ne, vėl pradeda skleisti budrumo signalus, todėl tampa šiek tiek lengviau funkcionuoti ir nemiegoti.
Kaip tai atrodo smegenyse?
Viskas kol kas skamba logiškai. Iš tiesų, šis darbo modelis yra plačiai priimtas iš to, ką matėme, kai kalbame apie elgesį. Tačiau kaip atrodo šis bendras cirkadinio ritmo ir miego homeostazės veiksmas žmogaus smegenyse?
Mokslininkų komanda iš Lježo ir Surrey universitetų nuskenavo 33 žmonių, kurie nemiegojo dvi dienas, smegenis, naudodama funkcinę magnetinio rezonanso tomografiją (fMRT), kuri suteikia išsamų vaizdą apie neuronų aktyvumą smegenyse. Mes taip pat išmatavome melatonino kiekį, kad būtų geras vidinio biologinio laiko rodiklis, kuris skiriasi tarp asmenų, rezultatai paskelbti „Science".
Kiekvienam dalyviui, atliekant paprastą reakcijos laiko užduotį, buvo padaryta 13 smegenų vaizdų. Miego trūkumo metu buvo surinkta dvylika smegenų vaizdų, kuriems būdingi greiti pokyčiai, kurie anksčiau buvo pastebėti vakare ir ryte. Tryliktas vaizdas buvo padarytas po to, kai dalyviai pamiegojo.
Aktyvumas keliuose smegenų regionuose, ypač subkortikinėse srityse (tokiose kaip talamas – pagrindinis informacijos perdavimo į žievę centras), vyko pagal 24 valandų ritminį (cirkadinį) modelį, kurio laikas, stebėtinai, skyrėsi įvairiuose smegenų regionuose. Kitų smegenų sričių, ypač priekinių smegenų sričių, įskaitant aukštesnio laipsnio asociacijų sritis, aktyvumas mažėjo kai dalyviai buvo budrūs.
Po to, kai dalyviai pamiegojo, aktyvumas grįžo į prieš miegą buvusį lygį. Kai kurie smegenų regionai rodė modelį, kuris buvo ritminio modelio ir nuosmukio, susijusio su budrumo laiku, derinys. Dar labiau stebina tai, kad šis miego praradimo poveikis smegenų veiklai buvo daug labiau paplitęs, kai dalyviai atliko paprastą reakcijos laiko užduotį, palyginti su sudėtingesne nuo atminties priklausoma užduotimi.
Visa tai reiškia, kad miego praradimas ir cirkadinis ritmas skirtingai veikia įvairius smegenų regionus. Apskritai, rezultatai rodo tiek šių poveikių paplitimą, tiek ir šių poveikių panašumą bei vietinį pobūdį.
Smegenų reakcijų įvairovė rodo, kokie sudėtingi yra mechanizmai, kuriais smegenys reaguoja į miego praradimą. Tai padeda mums suprasti, kaip smegenys gali išlaikyti našumą dieną ir naktį. Šie rezultatai gali nuraminti pamaininius darbuotojus ir labai ilgas valandas dirbančius žmones, kurie stengiasi atkreipti dėmesį ir susikoncentruoti į savo darbą, ypač anksti ryte. Taip, jūsų smegenys naktį bus kitokios nei dieną. Jei dirbate iki vėlumos, gali būti geriau baigti darbą, pamiegoti ir pradėti iš naujo ryte.
Tai netgi gali padėti mums geriau suprasti, kodėl daugelis psichikos ir neurodegeneracinių būklių simptomų ryškėja ir mažėja, ir kodėl anksti ryte po nakties nemigos mums sunku išlaikyti dėmesį, o vakare tai nėra problema.
Derk-Jan Dijk, Miego ir fiziologijos profesorius ir Surrey miego tyrimų centro direktorius, Surrey universitetas, ir Pierre'as Maquet, tyrimų direktorius, „Cyclotron Research“, Lježo universitetas.
Šis straipsnis republikuotas iš „The Conversation“.
